Fully Automated Optimization and Manufacturing of CFRP Components

技术

功能应用 - 制造执行系统 (MES)
网络与连接 - 以太网

适用行业

航天
汽车

适用功能

设施管理
产品研发

用例

制造过程模拟
自动化制造系统

服务

系统集成
培训

挑战

由于复杂的设计形状和主要是手工制造工艺，大批量且经济地生产碳纤维增强塑料 (CFRP) 部件是一项重大挑战。这限制了纤维复合材料的生产只能是小系列或单一产品。尽管CFRP部件具有理想的性能，例如轻质潜力和优异的机械性能，但其复杂的设计和成本密集的制造工艺一直是其缺点。纤维补片预成型（FPP）方法是在空中客车集团创新公司的领导下开发的，能够通过软件铺层计划自动生产复合材料预成型件。然而，下一个挑战是创建适合大规模生产和高效加工纤维补片的制造设施。这催生了 SOWEMA 研究项目，该项目旨在使用 FPP 方法开发灵活且全自动的制造工艺。

关于客户

Manz AG 总部位于德国罗伊特林根，是一家领先的高科技工程公司，近年来已从自动化专家发展成为生产线供应商。 Manz 拥有电池/燃料电池、显示器、电子和太阳能应用四个主要业务部门，为各个行业提供交钥匙生产工厂。该公司的新业务部门已经参与了SOWEMA项目，并且在轻量化设计和复合材料方面拥有丰富的经验。新业务部门是与 Altair 合作的推动力之一，旨在通过先前的组件优化来扩展灵活的 FPP 制造流程。

解决方案

Manz AG 是一家领先的高科技工程公司，与 Altair 及其工程服务部门 Altair ProductDesign 合作，通过预先的组件优化来扩展柔性 FPP 制造流程。 SOWEMA 项目的总体目标是缩短从 CAD 绘图到最终产品的整个开发和生产周期，同时保持 FPP 设施提供的灵活性和可重复性。为了研究可行性并评估整个流程（包括自动优化）的优缺点，Manz Altair ProductDesign 联合团队使用自行车座椅作为第一个测试对象。优化过程完全自动化，用户只需插入 CAD 模型和发生的载荷。自动优化的结果是一个包含组件优化结构的文件，包括特定于负载的纤维取向和层压结构。该文件随后补充了工艺和机器数据，然后 Manz 生产机器使用 FPP 方法制造了零件。

运营影响

The Manz-Altair research project demonstrated the viability of an automated FPP manufacturing process. By providing a fully optimized component as a direct input to the production facility, the ability to flexibly manufacture material-optimized and load-specific composite structures in large volume series comes within reach. The advantages of the automated process are significant. Due to the lower cutoff of the FPP process compared to traditional composite manufacturing methods and the preceded weight optimization, better cost-effectiveness and shorter cycle times can be achieved. The flexibility of the facility is another benefit. Automation and optimization also smooth the learning curve for users, allowing even inexperienced users to manufacture an optimized component. The project members are confident that a fully automated facility suitable for large-volume series production of small and mid-sized fiber composite parts can be achieved.

数量效益

The optimized and manufactured bicycle seat met all requirements regarding mass and stiffness.
Compared to the non-optimized seat from the first phase of the SOWEMA project, the new model offered a 30 percent reduction in weight.
The process is suitable for large volume series.