重塑复合材料制造：Addcomposites 轻量化 AFP-XS 工具头

"我们的目标是降低复合材料制造门槛，" Addcomposites CEO Pravin Luthada 言。Addcomposites 开发的自动铺带（AFP）工具头可安装于任意现有机械臂。

AFP-XS 可购买亦可租赁。空重 6.5 kg，体积紧凑。"发货箱仅桌面塔式机大小，" Luthada 说，"更换切割刀片等耗材均含在租金内。"

在我看来，这极具颠覆潜力，且随行业迈向工业 4.0 智能产线与工厂几成必然。Airborne 与 SABIC 合作、斯威本大学 Factory 4.0 Testlab 已建立此类产线。AFP 与 3D 打印融合、多工序集成单一自动化系统/单元（如 AFP 与绕丝、CNC 加工、激光表面处理与连接等）以实现新柔性、多功能与速度的趋势显现。若 Addcomposites 如愿，大型昂贵 AFP 单元或成往事。

让复合材料制造触手可及的执念

Addcomposites AFP-XS 工具头愿景萌芽于 CEO 在印度空间研究组织（ISRO）任职时。印度是复合材料最快增长市场之一，却"据我所知印度无 AFP 系统，" Luthada 说。"ISRO 曾招标采购复合材料自动化系统（主要制卫星/运载火箭层压板与夹层结构），所有响应均太贵。ISRO 空间项目虽成功，但复合产品多仍靠手工铺层。"

由此孕育出 Luthada 开发普惠复合材料制造的执念。"创立 Addcomposites 前，我构建部署过绕丝机、塑料陶瓷 3D 打印系统。" 赴芬兰阿尔托大学攻读硕士时，他启动研究项目让复合材料自动化更普惠。"阿尔托复合材料不强，但数字化制造极强，得益于芬兰开放创新生态，" 他解释，"我们从零重新思考 AFP 工具头设计，探索极致降本。"

"我们以不同于现有供应商的切入点解决问题，" Luthada 言。"他们造大而贵的独立单元，我们开发可即插即用现有基础设施（即任意机械臂）的工具。客户无需再投资单元。" 团队不愿牺牲航天级质量。Luthada 指出 AFP-XS 结实耐用，采用高品质部件。"核心攻坚在软件与控制。"

面向 Composites 4.0 的开放自适应生态

"我们着手开发离线编程软件，" 他续言，"接触过达索系统、Autodesk 等，但系统对客户太贵。遂寻找开源软件系统。赢家是 Rhino 3D。" "终身授权约 1000 欧元，" Luthada 说，"且支持可视化编程，易于按机器领域专用语言脚本定制修改，如基于各机器域特定语言创建运动规划。"

"虽我们已尽量提供用户所需大部分功能，" 他续言，"软件设计允许操作员深入控制层访问数据。将现有 AFP/ATL（自动铺带/铺带）工具连接控制至任意运动平台（如机械臂或 CNC）通常颇具挑战。ATL/AFP 供应商通常限制工具 IO（输入/输出）。我们采用 EtherCAT 控制，像高速信息列车在机械臂控制器与工具 IO 端口间持续运行。数据按预设指令在各站点采集或卸载，提供机器人与 AFP-XS 工具间信息传输的完全访问、反馈与控制。此法实现工业 4.0 应用的实时控制与通信。"

Luthada 指出此开放生态赋予极大灵活性。"我们提供极高可访问性，使任何从事 CAM（计算机辅助制造）者能集成至其机器人平台。如将 AFP-XS 与在线监测系统或机器人绕丝机对接。" 自动化供应商从公司首发新闻稿（见《Addcomposites 推出即插即用 AFP/ATL》）即识别价值。"多家联系我们，欲将我司系统集成进其制造单元产品。" 更关键的是，Luthada 指出，"我们设计让上手运行极简。"

AFP-XS 使用基于 Rhino 3D 的开放平台 Addpath 软件。来源：Addcomposites

材料与规格

AFP-XS 工具头可处理 5-20 mm 宽干纤维与预浸带。"开发工具头时我们针对各材料优化，" Luthada 解释，"先从干纤维起步，现推进热固性预浸与低温热塑性预浸（Tg < 200°C，如 PLA、聚酰胺）。跑热塑性带料时，我们在改进系统实现原位固化（ISC）。" 称公司有一持续 ISC 热塑性带料项目，不久将有大量数据。"本月底将跑非热压罐（OOA）热固性预浸。"

工具头各组件以低成本航天级质量为目标开发。"自研切割器，" Luthada 说，"经多轮迭代，极轻、极紧凑、结实。现精度 -0/+2 mm，在推更严公差。"

低重量是关键。"工具头重量 < 10 kg，仅随用户卷料量微变，" 业务拓展经理 James Kuligoski 说。前 Hexcel 质量工程师，他补充："这最小化所需机器人规格，从而降低设备与运营成本。"

加热方面，AFP-XS 目前用红外与热风。"不用激光因太贵，且运维成本高，" Kuligoski 称。这是高温热塑性仍在研发的原因之一。但 Addcomposites 也在探索兼具性能与性价比的其他加热技术。

硬件即服务（HaaS）模式的 AFP

Addcomposites 除售出 AFP-XS，亦提供租赁，月费 2000-3000 欧元视租期而定。"初衷是即使小创业或课题组也能租用工具辅助生产设计，" Luthada 解释，"FEA 与零件设计就绪后需优化制造工艺。设计师可通过官网申请零件制造仿真。公司可按需租用工具，插入现有机器人。必要时我们协助联系当地机器人供应商。用毕可退设备或以折扣价买断。"

2020 年初计划在欧盟全境推广，首批法国、德国、波兰、英国。"明年目标欧美投放 20 套工具，" Luthada 言。

Addcomposites 已在芬兰用 AFP-XS 做航天开发，合作另一开发热塑性带料的芬兰公司。刚与芬兰最大复合材料制造商完成制造自动化项目，并为美国一公司开展初期试点。

"客群含高校、研究中心，也含现用手工铺层的中小企业，欲体验 AFP 与自动化，" Kuligoski 说，"我们可试跑并录像。他们看完自家产品跑机视频后再决定租/买。"

实力如何？

Luthada 承认 AFP-XS 产出率尚不及现有大型 AFP 单元。"但铺放速度不输，" 他反驳，"处理材料相同。低变异带料效果更好，这点同行一致。但最终层压板质量无差异。" 因公司不自行浸渍固化终板，而是供设备给制造商，仍在收集层压板数据。多项目收尾在即，数据将上官网。

"2017 年阿尔托大学启动研究项目，2018 年成立 Addcomposites，" Luthada 说，"与多制造商合作学习良多，持续迭代 AFP-XS。改进经测试验证后将向全用户推送。现适配 KUKA 机器人，正验证 ABB 与 Universal Robots。"

"我们相信复合材料是先进制造未来，" Kuligoski 言，"热衷以普惠方式将智能自动化生产带给所有复合材料制造商。"

9 月 9-12 日德国斯图加特 Composites Europe 可访 Addcomposites 展位，持续关注 CW 后续报道。