國際新研發：多過程系統的風電複合材料葉片創新

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BladeFactory研究項目正在尋找具有多流程能力的系統和自動化的新創新。項目合作夥伴正在研究風電葉片的創新，目的是在時間，成本和質量方面優化轉子葉片的生產。在努力開發能夠並行化不同製造步驟的過程結構的同時，將對現有的製造過程進行調整或重新開發。

該項目使用30m長的雙龍門系統。在轉子葉片生產中，常見的殼體構造方法包括製造兩個轉子殼體，然後將它們粘合在一起。在工廠中，使用預製成型工具全自動生產外殼。在兩個龍門幫助下，執行不同的過程。

該項目的核心技術是基於成熟的製造工藝開發多工藝鏈。通過將玻璃纖維結構手動放置在成型工具中來生產外殼。手動放置過程非常耗時且昂貴，因此應該自動化。BladeFactory項目包括各種處理技術，這些技術從實際模具的生產開始，然後是直接沉積纖維材料和施加粘合劑。由不同的項目合作夥伴針對這些過程中的每一個開發了一種特殊的敷設工具，可以將其附加到兩個龍門上。不同的過程包括相應的末端執行器。

使用兩個龍門具有主要優勢。不需要任何替代過程，並且大大減少了設置時間。這些優點有助於實現生產過程的所需並行化。

轉子葉片由複合材料製成多年。因此，這項創新的核心不是所使用的材料，而是工藝技術。由於轉子葉片的高複雜性和大尺寸，轉子葉片的生產仍然主要是人工的。該項目旨在專門使此手動生產自動化。

這個研究項目有趣的是過程技術的多樣性。不僅使用了不同的原材料（玻璃纖維氈，膠帶），而且塗覆材料的方式也有所不同。正在研究簡單的拾取和放置過程，膠帶鋪設策略以及複雜的鋪蓋可能性。這些過程對於風力發電以外的常規複合材料製造也很有趣。還應該提到的是，正在開發另一種方法來連接兩個轉子殼。對於將外殼固定在一起的粘合劑進行配量和施加，此過程特別需要。

作為該項目的一部分，SWMS Systemtechnik正在對集成CAD / CAM解決方案的可能性進行特殊研究。待開發的CAM鏈包括Siemens Fibersim，CAESA Composites和NX CAM / VNCK軟體程序。轉子葉片的生命周期涵蓋了從產品開發到虛擬製造的整個過程。沉積過程的三維性是一個重大挑戰，因為纖維材料不是在一個平面內沉積，而是在鋪設過程中根據模具的幾何形狀直接定向（沉積在最終輪廓附近）。這需要六軸製造過程。

該研究項目主要推動風電產業發展，並提高可再生能源的競爭力。如果手動轉子葉片生產是自動化的，則可以減少周期時間和人工成本，同時提高生產質量。同時，計算機輔助的複合材料生產也將擴大，從而在風電行業之外創造優勢。　

在自動化技術中，通常使用機器來實現特定的生產步驟或過程。然後，通常將這些生產系統排成一行，以根據生產順序執行其各自的處理步驟。此處，將製造模具的步驟（例如，通過銑削），層壓板生產（ATL / AFP和拾取和放置過程），半殼的粘合過程以及研磨步驟用作風力發電行業的示例。通過新穎的生產環境，BladeFactory項目應該可以在一臺機器上實現所有增值過程。　　

但是，系統使用合適的工具和末端執行器執行不同過程的能力是自動化技術面臨的特殊挑戰。這增加了複雜性，但也實現了許多過程優化。為了充分利用這些可能性，以受控且一致的方式處理增加的難度非常重要。SWMS正在為多流程工廠開發連續的流程伴隨CAM環境。CAESA?軟體已經可以用於繪製複合技術中的各種鋪設過程。使用BladeFactory項目的結果，現在還應該可以在同一工廠中依次處理和執行幾個不同的過程。該過程不僅限於AFP或ATL技術，還可以根據過程要求進行擴展和調整。

現在，必須獨立於所使用的策略和工具，連續地，順序地集成眾多變化的過程。工具更換和一般設置時間也被考慮在內。整個生產流程都可以使用實際流程和CAM工藝鏈進行伴隨和映射。

由於這些主要是專門開發的工藝技術，因此必須開發一種適應性強的軟體界面。對於每個過程，將建立特定的製造特徵，在其中可以指定對整個過程具有相應影響的相關參數。

可單獨調整的過程參數是CAM軟體中最重要的功能之一，因為它們允許整個過程以數字方式進行映射並進行相應的優化。經過數年的發展，CAESA已經為ATL和AFP環境建立了獨特的過程配置。

例如，兩個外殼固化後，任何潛在的缺陷都無法消除。綁定過程可以說明此問題。當兩個外殼粘合在一起時，將正確量的粘合劑施加到正確的位置非常重要。否則，可能會在轉子葉片中產生殘餘應力或各個殼體組件之間的粘結不充分，從而使其無法使用並導致零件報廢。通過自動化，可以對過程參數進行特殊控制並精確確定尺寸。這導致更少的次品。缺陷處理的成本仍然很高。用戶可以將作業分為幾個部分，並根據需要進行配置。此功能有助於優化時間和資源。　　

這樣的好處不僅是優化循環時間，而且還減少了返工時間。由較少的次品產生的另一個優點是節約資源。因此，改善的工藝質量和可靠性有助於減少浪費的塑料原料，從而大大減少了對環境的影響。　　

該項目旨在增強風力發電的競爭力。由於它是最有效的可再生能源之一，因此該項目引領著重新思考能源生產的道路。還正在研究可能對其他行業有價值的過程。例如，在航空航天工業中，纖維結構的定向三維沉積也引起了人們的特別關注。總之，該研究項目為風能提供了進一步發展綜合製造技術的機會，也可用於支持當今的氣候問題。

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