发布时间:2012-12-24 09:49
这三家公司认为,热塑性复合材料(TPC)是下一代轻质材料,从电子产品到汽车到航空航天等领域的应用日益增多。在各自领域内的专业经验是关键。西门子的数字化功能进一步增强了Airborne在复合材料部件开发和工艺产业化方面的经验,这些功能涵盖了完整的复合CAD-CAE-CAM链,数字工厂解决方案和数字双平台。沙伯基础创新塑料提供其UDMAX热塑性复合单向带,以及广泛的材料知识和自己在复合材料加工和产品设计方面的研发。目标:低成本大规模生产热塑性复合材料。
沙特基础工业公司的FRT业务使用其“专有HPFIT”技术生产UDMAX热塑性胶带,该技术速度快,精度高,可传播数千种玻璃纤维或碳纤维,并将它们与聚合物基体相结合。据报道,所得带材具有高纤维含量,高质量的纤维浸渍和最小的空隙含量以及更少的断裂纤维。(注意:UDMAX和HPFIT是SABIC及其附属公司的商标名称。)
合作背景
Airborne已经成为石油和天然气热塑性复合管的领先制造商。它已开发并建立全自动化生产流程,于2012年投产新建工厂,两年后成立了Airborne石油和天然气公司,吸引了来自SHELL,Chevron,沙特阿美和赢创等股东。
“我们在开发石油和天然气的过程中遇到了SABIC,”vanMourik说。“对于这些连续复合卷曲管,我们已经开发出软件和工业化流程,现在可以一次性生产40-50吨产品,无需多余劳动。”
西门子的JohnO'Connor说:“这是复合材料完全工业化的一个典型例子。最先进的技术正达到复合材料像其他任何工业材料一样被加工的地步。复合材料的竞争力一直是生产率的限制问题。所以这就是我们在西门子认为有独特能力的地方。我们的重点是数字化。我们可以使用CAD-CAE-CAM产品提供设计和模拟之后再到制造车间。我们也可以运用数字工厂解决方案,例如控制器和生产系统驱动器,,以及我们的数字双生技术。”
材料和零件
材料是SABIC运用开始的地方。“我们有大量的热塑性树脂。”Francato说,“在沙伯基础创新塑料集团,我们相信,由于循环时间较短,热塑性塑料可将复合材料提升到一个新的水平。与热固性材料相比,可重复性问题也较少。多年前,我们开始着眼于热塑性复合材料,基于UD胶带,我们认为这是最佳的材料形式。“他指出,热固性复合材料也已经开始向需要最终性能的应用自动放置单向胶带。“我们使用我们的UDMAX胶带制作层压板和片材,然后根据客户要求成型并将其模压成复杂的组件。”Francato说:“这不能在低周期时间,低成本和集成到零件中的附加功能的热固材料中完成。”
他继续说道:“我们相信这将实现大规模生产,使汽车行业能更广泛地利用热塑性复合材料带来的好处。”因此,汽车是其中一个目标。“我们认为大批量汽车应用所需的低循环时间和部件间一致性类型可能会发生,”Francato说道。其他目标市场包括航空航天,商务电子,商用车(卡车)和管道。“零件的可用空间非常宽。”他说,“材料空间也很广,我们一开始就在寻找玻璃和碳纤维,尼龙(聚酰胺或PA),聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC),也愿意加入高性能聚合物,如PEEK(聚醚醚酮),PEKK(聚醚酮酮),PEI,(聚醚酰亚胺)等。“
自动化
Francato说通过Airborne和西门子实现自动化是关键。“我们首先开始使材料自动化,2016年购买FRT,因此我们以合适的速度高质量、完美地制作大宽度胶带,这是不容易实现的。但现在我们需要高速以不同的方向制造不同层数的层压板。“他说,虽然很多系统都在试点项目中,但实际上很少有生产。“使用Engel和KraussMaffei的包覆成型技术进行的自动化已经做得更多,”Francato说道。但他认为速度非常快,大规模生产的设备依然缺乏。“这就是为什么我们希望找到合适的公司与之合作。Airborne和西门子有能力为特定的最终用途产品实现层压板自动化。我们正在组件的机器将实现目标:每年生产数十万至数百万个零件。“
机载的方法是灵活的,以满足需要。“我们购买设备,但也建立我们自己的和结合的技术。我们尽量不重新发明,而是将机器从其他带来创新的行业整合起来。例如,我们已经研究了纸业、电缆卷绕行业等,以满足我们对产品制造的需求。我们也正在开发ATL(自动磁带铺设)设备,准备进军一个尚未被开发的市场。
O'Connor说:“我们看到公司的生产率很高,但不是先进的材料系统,反之亦然。”“行业领先者必须实现机器能力,材料能力和工艺能力的交叉。”他表示,西门子带来了大量的数字保护伞,可以涵盖所有这些领域,结合了各自的数据以在整个供应链和流程链中达到更高的绩效水平。
零缺陷制造
O’Connor所说的这种西门子授权数字化生产听起来与一种被称为ZAero的零缺陷制造十分类似。VanMourik指出这种类型的优化材料和过程链是人们希望看到的,他还表示:“这两种方法是相同的,并且在石油和天然气管道中,我们已经做到了这一点。当你你建造一个3千米长,50吨重的高价值产品时,你很难生产过程中放弃它。但是你必须应对材料和环境的变化,并且仍然能生产出合格的产品。为了做到这一点,我们已经开发了一种技术,这种技术能够根据先进的制造工艺模型和内嵌。