OTOMcomposite Meluncurkan Software Canggih untuk Penempatan Serap & Gulungan Termoplastic 4.0

OTOMcomposite (Enschede, Belanda) adalah startup yang menyediakan layanan rekayasa dan perangkat lunak untuk penempatan serap otomatis (AFP), penempatan pita terasisten laser (LATP) dan gulungan pita terasisten laser (LATW) teknologi. LATP dan LATW adalah teknik manufaktur yang menjanjikan untuk memproduksi komponen komposit termoplastik canggih (lihat Tantangan LATW). Elemen utama proses ini ditunjukkan dalam Fig. 1. (Untuk lebih banyak detail lihat, "Penempatan serap kering: Melewati batas").

Fig. 1. Elemen utama proses penempatan pita terasisten laser (LATP) dan gulungan pita (LATW). Foto Kredit: "Variasi suhu selama gulungan lingkaran berdekatan berkelanjutan terasisten laser dari tabung tekanan tipe-IV" oleh Amin Zaami, et. al.

Manufaktur satu tahap yang sepenuhnya terotomatisasi dapat dicapai dalam proses ini ketika pita prepreg terkuat serat dikonsolidasikan "in-situ," yang dapat mengurangi biaya produksi dan menghilangkan langkah konsolidasi pasca atau kuring. Meskipun keuntungan dari teknik manufaktur ini, adalah tugas yang sulit untuk memprediksi dan mengontrol proses, termasuk suhu laminat, kristalisitas dalam matriks termoplastiknya, stres residual dan kualitas keseluruhan. Ini dipengaruhi oleh sinar dan refleksi laser (lihat Fig. 2 di bawah), geometri alat lokal, konsolidasi yang dicapai dan parameter proses spesifik.

OTOMcomposite memainkan peran dalam kemampuan vital untuk menganalisis secara menyeluruh suhu proses selama LATP dan LATW, yang kritis untuk properti dan kinerja bagian yang dihasilkan.

Pengembangan perangkat lunak setelah proyek ambliFibre

Pengembangan kontrol proses inline berbasis model untuk proses LATW/LATP dimulai di Universitas Twente dalam proyek ambliFibre yang didanai EU. Dalam kerjasama erat dengan Fraunhofer Institute for Production Technology (IPT, Aachen, Jerman), lebih dari 20 publikasi ilmiah dirilis selama/setelah proyek ini. Pada 2017, Dr. Amin Zaami melihat potensi untuk menghasilkan alat komersial untuk proses LATP/LATW dan mulai mengembangkan alat OTOM (optical thermal optimization model), yang menggabungkan pemodelan elemen hingga (FEM) lanjut dan pelacakan sinar.

Pelacakan sinar adalah teknik yang melacak jalur cahaya dan mensimulasikan efek pertemuan dengan objek selama proses AFP. Model optik pelacakan sinar memberikan kondisi batas fluks panas dari laser AFP untuk analisis FE. Ketika digabungkan dengan perangkat lunak kontrol AFP - yang biasanya tidak berfokus pada fase pematikan/pemanasan, melainkan hanya pada penempatan dan kontrol kecepatan - OTOM memungkinkan jalur yang lebih cepat ke pemrosesan yang dioptimalkan dari bagian komposit termoplastik dan kinerja.

Mengganti percobaan dan kesalahan dengan manufaktur digital 4.0

Dikatakan perangkat lunak OTOM V.1.20 menghapus fase percobaan dan kesalahan dalam proses LATP/LATW. Tergantung pada kompleksitas produk, throughput dapat ditingkatkan beberapa ratus persen, terutama untuk pengembangan produk baru (NPD). Ini pada gilirannya mengakibatkan pengurangan yang signifikan dalam waktu yang diperlukan untuk desain, uji coba keluar dan optimasi parameter proses.

Fig. 2. Refleksi anisotropik sebagai hasil interaksi laser dengan pita prepreg. Foto Kredit: "Karakterisasi optik pita termoplastik terkuat serat untuk manufaktur komposit berbasis laser" oleh Amin Zaami, et. al.

Fig. 3. Geometri iradiasi laser yang berbeda. Foto kredit: "3D Numerical Modeling of Laser Assisted Tape Winding ..." oleh Amin Zaami, et. al.

Fig. 4. Kurvatur substrat yang berubah secara geometris. Foto Kredit: "New process optimization framework for laser assisted tape winding of composite pressure vessels: Controlling the unsteady bonding temperature" oleh Amin Zaami, et. al.

Proses LATP/LATW sulit untuk dijelaskan, diprediksi dan dioptimalkan karena geometri kompleks, kerusuman alat yang bervariasi dan properti optik dan termal anisotropik dari pita komposit termoplastik terkuat serat yang digunakan. Ada juga masalah seperti proses tidak stabil, waktu henti mesin, asap dari material yang terlalu panas, degradasi material, keluarnya leleh (matriks yang dilelehkan ditekan keluar dari tepi pita) dan kebutuhan untuk mengurangi waktu produksi. Ini dapat diatasi dengan alat seperti OTOM, yang menyediakan pemantauan inline, kontrol berbasis model dan manufaktur digital Industry 4.0.

Tujuan jangka panjang OTOM adalah untuk mencapai produksi bagian LATP/LATW yang andal dengan mengkompensasi variabilitas dalam proses manufaktur untuk memungkinkan properti dan kinerja bagian komposit yang berulang dan dapat diprediksi. OTOM telah divalidasi menggunakan teknik numerik state-of-the-art dan studi eksperimental. Alat ini mampu mengoptimalkan setiap parameter proses untuk tujuan optimisasi tertentu (misalnya, menemukan daya laser yang dioptimalkan, menemukan sudut laser yang dioptimalkan menuju zona pemanasan) untuk mendapatkan efisiensi proses tertinggi dan kualitas produk.

Interaksi laser AFP dengan laminat komposit, lokalisasi suhu untuk substrat yang berubah secara geometris dan bahkan efek geometri alat dapat sepenuhnya disimulasikan dan dioptimalkan, semuanya di satu tempat. Alat pemodelan OTOM berbasis multiphysics dikatakan membuka jalan untuk proses LATP/LATW yang digital, memberikan kualitas produk akhir yang unggul dengan waktu dan biaya produksi yang diminimalkan.

OTOMcomposite

Diluncurkan pada 2021, OTOMcomposite menyediakan layanan dan solusi perangkat lunak kepada sejumlah organisasi yang semakin banyak seiring pulihnya bisnis setelah pandemi COVID-19. OTOMcomposite menawarkan layanan rekayasa kepada klien secara jarak jauh atau di lokasi, termasuk penilaian kualitas garis produksi dan produk, konsultasi teknologi dan perangkat lunak rekayasa yang disesuaikan. Layanan ini diberikan kepada perusahaan dan organisasi penelitian di sektor penerbangan antariksa, minyak dan gas, transportasi, otomotif dan energi hijau. OTOMcomposite juga mengejar kolaborasi dengan departemen R&D lain untuk aplikasi teknologi terkemuka terkait komosit, serta berpartisipasi dalam proyek penelitian dan pengembangan yang didanai publik dan swasta. Untuk informasi lebih lanjut, hubungi OTOMcomposite@outlook.com.