2019年4月11—12日,第五屆中國國際風電復合材料高峰論壇(CWPC2019)于中國重慶隆重召開。在大會專題二:精雕細琢 巧奪天工——“智能設(shè)計、智慧制造”中, 迪皮埃復材構(gòu)件(太倉)有限公司革新及技術(shù)工程經(jīng)理Amir Salimi發(fā)表了題目為《基于建模系統(tǒng)的葉片鋪層工藝》的精彩演講。
以下為演講實錄:
非常高興能夠參加本次高峰論壇,我的報告有兩個部分,首先給大家簡單介紹一下迪皮埃公司,第二部分要給大家介紹的是基于建模系統(tǒng)的葉片鋪層工藝。這個工藝可以用來優(yōu)化我們的鋪層流程。
迪皮埃是一個年收入10億美元的公司,在全球都有業(yè)務和分支機構(gòu),客戶遍布全球,擁有超過一萬名員工,有六大客戶是全球四大風力公司,主要從事復合材料的生產(chǎn)。
我們公司是從01年開始生產(chǎn)葉片的,1999年我們公司做了一個重大的轉(zhuǎn)型,利用技術(shù)和專業(yè)來重新關(guān)注復合材料的生產(chǎn)。至此,20年來我們制造了超過38000片風機葉片,也在上海地區(qū)有相應的業(yè)務,這是我們在全球的足跡,在墨西哥、土耳其、中國都有生產(chǎn)機構(gòu),在土耳其、丹麥都有研發(fā)中心,還有一個位于印度的新的制造工廠正在建設(shè)之中。
接下來給大家介紹一下中國的制造工廠,首先在太倉的工廠08年開始運營,擁有650名員工;第二個在江蘇大豐,2014年投產(chǎn)有超過1500名員工;最后一個是在揚州,一共有八條生產(chǎn)線,產(chǎn)房面積達到78000平方米,是今年投入生產(chǎn)的。
業(yè)務模式是基于合作的專業(yè)供應模式,專注于長期的合作關(guān)系,有穩(wěn)健的工藝來讓我們生產(chǎn)更快,更低價。鑒于時間關(guān)系,我可能講的比較快,如果大家有興趣的話,可以和我們溝通。
第二部分是基于模型的葉片制造。這是一個新型的模型,這個模型可以用來模擬工藝過程,可以用不同的方法技術(shù)來開發(fā),也可以在不同的流程當中進行實施。可以用于鋪層、灌注、粘接和拋光。
我今天主要給大家介紹鋪層工藝,這張PPT大家可以看到這是我們技術(shù)的原理,傳統(tǒng)上來說TPI不僅是做氣動外形設(shè)計,同樣也和客戶一起工作,致力于推動生產(chǎn)流程的優(yōu)化。生產(chǎn)更高質(zhì)量的葉片,加快生產(chǎn)的速度,同時我們也要降低能源的使用,怎么實現(xiàn)的呢?我們專注于利用復合材料的技術(shù),來使得我們可以朝著具體的方向前進。基于模型的鋪層,可能有其他關(guān)于自動化的這些技術(shù),今天我就給大家來介紹鋪層設(shè)計,這個鋪層設(shè)計在我們的控制之外,它可以是3D模型,也可以是圖紙,我們只能自己開發(fā)模型。
首先第一步就是要建立鋪層的模型,包括工裝、所有的工藝流程、幾何形狀,可以用于不同的平臺,可以進行一些偏好設(shè)置。紅色的圈就是可以幫助我們達到目標的一些點和領(lǐng)域,最主要的就是光學投影系統(tǒng),激光投影就可以提供模型準確與否的信息,如果我們準備工作不對的話,就可能是垃圾進,垃圾出,從模型當中得到的結(jié)果沒有人能夠真正的了解,它的可靠性到底是什么。但是激光是我們整個流程當中非常重要的一個環(huán)節(jié),我們可以用相同的一個激光系統(tǒng)來輔助生產(chǎn)。
下一頁有一些細節(jié),更多的是給大家看一些圖片,這樣大家可以了解一些相關(guān)的案例,來說明我們的技術(shù)如何使用。首先一個大的挑戰(zhàn),就是怎么樣“矯對”要用多少碳纖維,多少玻纖,它的收縮是多少,收縮就會使工裝產(chǎn)生偏離。我們就有一種方法,是一種穩(wěn)健的方法,可以積極的補償偏離,形成準確的矯對。構(gòu)建生產(chǎn)模型,首先要對鋪層進行模擬。軟件會給出我們所有需要的東西,來進行建模。
這是葉根部分的圖紙,左上角的圖片,投影出來的這部分,可以達到非常精確的程度。如果有一個穩(wěn)健的工具,來自相同的模型,用于激光投影,它可以進行投影,到這個模具當中,這樣就可以識別出形成的差異,這樣是不是很好呢?很多時候在談到促進產(chǎn)品投向市場的時間,我們這個方法其實就可以加速。如果對準測量沒辦法進行的話,我們就不知道問題產(chǎn)生在哪里,所以要想加快就不太可能。這個東西就可以幫助得到很好的可追溯性。我們有不同類型的投影,比如說我們可以投影所有需要標注的符號。
下一個是工裝和工具,夾具和工具需要對它進行設(shè)計,拿到工廠進行測量,進行安裝,這個時候需要花時間,有一個激光的模型使我們的形狀、工裝的形狀可以非常接近我們所需要的尺寸,這樣就可以加速我們的流程。
這是傳統(tǒng)的芯材套件,首先它的原形來自于工廠,我們有70米的葉片,有一個芯材設(shè)計,在工廠進行組裝,發(fā)現(xiàn)零部件不搭。我們的流程就變長了,就需要設(shè)計套件,到車間生產(chǎn)套件,看是否匹配。什么東西都能夠匹配的話當然就很好,這個幾乎無法實現(xiàn),總有一些零部件不匹配。而且我們還不知道到底是哪一步出錯了,可能是我們的人員培訓不夠,培訓幾次以后,可以看到它的匹配性有了改進,這是一個很長的流程。使用我們這個方法,就可以看到加一個生產(chǎn)模型,可以通過激光系統(tǒng)進行“矯對”,有兩種條件,第一個就是激光投影是否匹配,如果否的話,就需要去看尺寸的設(shè)定是否準。換句話說如果有偏差就可以分離出來,最后尋找原因在哪里?大家看這個激光投影,可以看到邊緣在哪里,是非常復雜的一個幾何形狀,都可以投影出來。大多數(shù)可能都有一個方向會存在一些偏差,使用基于模型的生產(chǎn)制造,就可以有效的利用編織物的懸垂性。
最后是質(zhì)量方面,可以增強質(zhì)量控制,如果沒有工具,可以減少它的公差,就可以預想到我們的速度會很快。提升制造工藝是TPI技術(shù)開發(fā)的核心之一,基于模型的制造方法提供有效工具來支持風力發(fā)電葉片的制造過程。
(發(fā)言由現(xiàn)場速記整理,未經(jīng)本人審閱)