Periplast以研究为导向的机器人单元使用单个混合头来3D打印模具,放置碳纤维预浸渍皮并沉积蜂窝芯,而无需重新定位零件,从而去除了传统上要求的粘接步骤。
Periplast – 挤压技术专家 (葡萄牙莱里亚))已展示了一种混合制造单元,该单元将自动化纤维铺设(AFP)与熔融颗粒成型(FGF)整合于安装在机器人平台上的单一多功能头部中。该开发工作是在葡萄牙的 INOV.AM 计划框架内开展的,该计划属于 PRR/NextGenerationEU 方案的一部分,实施过程中与项目合作伙伴 PRONUM 以及莱里亚大学和奥埃斯特研究机构 CDRSP 和 LIDA 进行了合作。
在最近的一次演示中,FGF功能首先在6小时内3D打印了一个模具。然后,AFP功能在30分钟内将碳纤维预浸渍皮直接放置在模具上,FGF函数在1小时内将蜂窝状核心直接放置在新放置的皮上,所有这些都在同一个单元内进行,并且在操作之间不转移工具或工件。

混合制造序列结合了3D打印模具、AFP沉积的碳纤维预浸渍皮和FGF沉积的蜂窝芯,无需在操作间隙重新定位零件。来源(所有图像)|Periplast–挤出专业知识
皮-芯粘接线是传统混合夹芯复合材料生产中的一个重要设计和质量控制领域。单独粘接的芯通常会引入粘合剂层、额外的粘接或固化周期和进一步的检查阶段,脱粘、空隙或脱层等缺陷可能源于此界面。直接粘接芯并不会消除皮和芯之间的物理界面——它不需要单独施加粘合剂和专门的粘接操作,芯在组件处理或重新定位之前直接与新放置的皮接触形成。
Periplast指出,试验前的主要技术不确定性是FGF喷嘴能否在新放置的复合材料表面上沉积干净、稳定的珠子。公司报告称,沉积过程没有明显的粘附、珠子放置或微观质量问题。Periplast将这一演示框定为工艺原理,而不是结构鉴定的替代品,计划在后续案例研究中进行机械测试和进一步的工艺验证。
“许多混合碳纤维夹层部件仍然需要在铺层后将芯材粘合到蒙皮上,”Periplast 增材制造负责人 João Brites 说。 “在这个演示器中,我们直接将核心打印在刚放置的复合材料表面上...在表面上清洁FGF沉积是我们预计最具挑战性的一步,但它按预期进行了。这消除了单独的粘接操作,并将模具生产、胶带放置和芯沉积集成到一个集成的制造工作流程中。”

单个混合型AFP/FGF头安装在KUKA机器人臂上,在同一制造单元内执行预浸料胶带放置和球团挤出。
该演示装置采用 KUKA (德国奥格斯堡)机器人臂,该机器人臂配备单一混合型 AFP/FGF 头部,可在同一坐标系统内执行预浸带铺设和颗粒挤出操作。目前的配置主要针对大学实验室、研究中心和工业研发部门,使用定向热空气加热系统进行热塑性胶带放置,这限制了相对于高通量生产设备的铺装速度。该设备还可处理热固性预浸带,使研究人员能够在同一平台上研究热塑性与热固性材料体系、带材材料、树脂体系、沉积参数以及表层–核心界面等。
该功能基于Periplast的Extrubot平台,这是一个面向工业和科研客户的交钥匙式机器人增材制造系统,它将机械臂与颗粒挤出技术、材料干燥设备、加热成型平台以及集成的切片和机器控制软件相结合。Periplast表示,虽然目前的混合配置主要面向科研领域,但这种制造理念也适用于汽车、航空、航天、船舶和先进移动出行等领域中需要复杂工装几何形状和轻量化高性能复合材料结构的应用。

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