Diese drei Unternehmen denken, Thermoplastischen Verbund ist die nächste Generation von leichten Materialien, Anwendungen von der Elektronik bis Autos auf der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen wächst Berufserfahrung in ihren jeweiligen Bereichen ist der Schlüssel. Siemens digitale Funktionalität weiter die Airborne Erfahrung in Verbundteilen verbessert Entwicklung und Prozess Industrialisierung. Diese Funktionen umfassen eine komplette komplexe CAD-CAE-CAM-Kette, Digital Factory Lösung . und digitale innovative Dual-Plattform SABIC Kunststoff bietet seinen Udmax thermoplastischen Verbund unidirektionale Band, sowie umfassende Kenntnisse der Materialien und ihre eigene Forschung und Entwicklung in Verbundmaterialbearbeitung und Produktdesign Ziele: kostengünstige Massenproduktion von thermoplastischen Verbundwerkstoffen.
Das Geschäft von Saudi Basic Industries FRT nutzt seine proprietäre HPFIT-Technologie zur Herstellung von UDMAX-Thermoplastikklebeband, das schnell und genau ist und Tausende von Glas- oder Kohlenstofffasern liefern und mit Polymermatrizen kombinieren kann. das resultierende Band eine hohe Fasergehalt, hohe Faserimprägnierung und minimalen Hohlraumgehalt und weniger gebrochene Fasern (Anmerkung :. Udmax SABIC und deren Tochtergesellschaften HPFIT sind Handelsnamen) aufweist.
Kooperationshintergrund
Airborne ein führender Hersteller von Öl- und Gasthermoplastischen Verbundrohr geworden ist. Es hat sich entwickelt und etabliert eine vollautomatisierte Produktionsprozess, in Betrieb genommen ein neues Werk im Jahr 2012, zwei Jahre nach der Gründung der Airborne Öl- und Gasgesellschaften, zog es die Teilnehmer von SHELL, Chevron, Saudi-Arabien Ami und Evonik Aktionäre.
‚Wir trafen SABIC in der Öl- und Gasförderung in den Prozess,‘ van Mourik sagte. ‚Für diese kontinuierlichen Verbundrohrschlange haben wir Software und industrielle Prozesse entwickelt wurden, können jetzt produzieren 40 bis 50 Tonnen Produkte eine einmalige, keine zusätzliche Arbeit "
Siemens John O'Connor sagte: ‚Dies ist ein typisches Beispiel für ein Verbundmaterial vollständig industrialisiert Technologie ist die am weitesten fortgeschrittenen Kompositmaterialien wie alle anderen industriellen Materialien Erreichen die gleiche Stelle verarbeitet werden, wo die Wettbewerbsfähigkeit von Verbundwerkstoffen hat das Problem der Produktivität zu begrenzen. so ist dies unser Platz eine einzigartige Fähigkeit, in Siemens zu denken hat. unser Fokus ist digital. wir die CAD-CAE-CAM-Produkte verwenden und dann Produktionsanlage nach dem Design und Simulation. wir auch digitale Fabrik-Lösungen, wie Steuerung verwenden können Antriebs- und Produktionssystemantrieb und unsere digitale Zwillingstechnologie. "
Materialien und Teile
SABIC Materialien beginnen, um den Ort zu nutzen. ‚Wir haben eine Menge von thermoplastischem Harz haben.‘ Francato sagte, ‚in SABIC Innovative Plastics Group, wie wir glauben, durch kürzere Zykluszeiten, können thermoplastische Composites auf eine neue Ebene heben im Vergleich zu duroplastischen Materialien, Wiederholbarkeit weniger Probleme. Jahren haben wir begonnen, auf thermoplastische Composites zu fokussieren, basierend auf UD Band, denken wir, das ist die beste materielle Form ist. ‚er wies darauf hin, dass Duroplasten haben bereits begonnen Anwendung der gewünschten Endeigenschaften automatische Platzierung unidirektionalen Band „wir verwenden unsere Udmax Band und das Blatt Laminate hergestellt und dann das Formen nach Kundenwunsch und seinem in komplexe Baugruppen geformt‚Francato gesagt:‘. dies nicht der niedrige Zyklus Zeit, geringe Kosten und zusätzliche Funktionen in das Teil integriert. '
Er fährt fort: "Wir glauben, dass dies zu einer Massenproduktion führen wird, die es der Automobilindustrie ermöglicht, die Vorteile von thermoplastischen Verbundwerkstoffen weiter zu nutzen." Daher sind Autos eines der Ziele Zykluszeiten und Arten der Interkomponenten-Einhaltung können passieren ", sagte Francato. Weitere Zielmärkte sind die Luft- und Raumfahrt, Geschäftselektronik, Nutzfahrzeuge (LKW) und Pipelines." Teile haben sehr viel verfügbaren Platz ", sagte er. Wir waren von Anfang an auf der Suche nach Glas- und Carbonfasern, Nylon (Polyamid oder PA), Polypropylen (PP) und Polycarbonat (PC) und waren auch bereit, Hochleistungspolymere wie PEEK (Polyetheretherketon) hinzuzufügen. B. PEKK (Polyetherketonketon), PEI, (Polyetherimid) usw.
Automatisierung
Francato sagt, dass die Automatisierung mit Airborne und Siemens der Schlüssel ist. "Wir begannen mit der Automatisierung des Materials und dem Kauf des FRT im Jahr 2016, so dass es nicht einfach war, breite Bänder von höchster Qualität in der richtigen Geschwindigkeit herzustellen, aber jetzt Es besteht ein Bedarf für die Hochgeschwindigkeitsherstellung von Laminaten mit unterschiedlicher Anzahl von Schichten in unterschiedlichen Richtungen. "Obwohl viele Systeme in Pilotprojekten sind, gibt es praktisch keine Produktion." Die Automatisierung mit der Überformtechnologie von Engel und KraussMaffei ist erfolgt Mehr, "sagte Francato, aber er denkt, dass es schnell ist und Massenproduktionsausrüstung fehlt noch." Deshalb wollen wir das richtige Unternehmen finden, mit dem wir arbeiten können. Airborne und Siemens haben die Möglichkeit, Schichten für spezifische Endprodukte zu implementieren Platen Automation: Die Maschinen, die wir zusammenbauen, werden das Ziel erreichen, Hunderttausende bis Millionen Teile pro Jahr zu produzieren. '
Der On-Board-Ansatz ist flexibel genug, um unsere Anforderungen zu erfüllen. "Wir kaufen Ausrüstung, bauen aber auch unsere eigene und kombinierte Technologie. Wir versuchen, sie nicht neu zu erfinden, sondern Maschinen aus anderen innovationsfördernden Branchen zu integrieren. Wir haben die Papierindustrie, die Kabelwicklungsindustrie usw. studiert, um unsere Produktherstellungsbedürfnisse zu erfüllen, und wir entwickeln auch ATL-Anlagen (Automated Tape Laying), die bereit sind, in einen noch unerschlossenen Markt vorzudringen.
O'Connor sagte: "Wir sehen die Produktivität des Unternehmens hoch, aber kein fortschrittliches Materialsystem und umgekehrt." "Branchenführer müssen die Schnittmenge von Maschinenfähigkeiten, Materialfähigkeiten und Prozessfähigkeiten erreichen", sagte er zum Siemens-Gürtel Das schiere Volumen an digitalen Schirmen, die alle diese Bereiche abdecken, kombiniert mit eigenen Daten, um ein höheres Leistungsniveau in der gesamten Lieferkette und Prozesskette zu erreichen.
Null-Fehler-Herstellung
O 'Connors Behauptung, dass die von Siemens lizensierte digitale Produktion einer Zero-Defect-Fertigung namens ZAero sehr ähnlich ist, weist Van Mourik darauf hin, dass diese Art von Optimierungsmaterial und Prozesskette die Leute gerne sehen würden. : "Die beiden Methoden sind die gleichen, und wir haben das in Öl- und Gaspipelines gemacht. Wenn Sie ein 3kt, 50t schweres, hochwertiges Produkt bauen, haben Sie Schwierigkeiten damit Um es aufzugeben, aber Sie müssen mit Material- und Umweltveränderungen fertig werden und trotzdem in der Lage sein, akzeptable Produkte herzustellen, und dafür haben wir eine Technologie entwickelt, die auf fortschrittlichen Herstellungsprozessmodellen und Inlays basieren kann.
Francato glaubt, dass die Prozessmodellierung in diesem Bereich gute Arbeit leisten wird: "Was sind die Auswirkungen von Material- oder Steckerfehlern? Wir wollen in der Lage sein, die Materialanpassungen während des Fluges vorzunehmen, OEMs jedoch davon zu überzeugen, dass viele Daten benötigt werden." Automatisierte Lieferketten und Prozessketten können das nicht. "Francato merkt an, dass sich viele Simulationsanwendungen im Spritzgussverfahren befinden, aber nur wenige arbeiten an Endlosfaserverbundwerkstoffen. In zwei Jahren jedoch In diesem Bereich wurde viel getan, bevor ein UDMAX-Band verwendet wurde, um einen universellen Verbundstrahl an ausgewählten Stellen herzustellen. "Ich tat dies in weniger als einer Minute und benutzte diesen Teil zum Testen und Um unser Simulationsmodell zu validieren, müssen wir wissen, wie ein Band in den endgültigen Teil übergeht, und gleichzeitig verstehen, wie Teile integriert und geformt werden.
O 'Connor sagte, dass der gesamte Prozess von Siemens digitalisiert werden kann: "Wir haben Produkte, die wir selbst entwickelt haben, und wir haben auch Partner, die uns einige zusätzliche Funktionen zur Verfügung stellen, die wir vielleicht nutzen."
Flexible Produktionslinie wurde zuerst in der Produktion von Autos verwendet
Van Mourik glaubt auch, dass die Produktionslinie so flexibel sein muss, dass kleine Serien zwischen großen Serien laufen können. "Das Konzept der digitalen Fertigung hat die Linie neu definiert und für jedes Produkt optimiert." Das Ideal ist ein kleines Er fügte hinzu: "Die Konsolidierungsstation wird am wenigsten flexibel sein und die gemeinsamen Bausteine werden noch umfassender werden."
Francato sagte: "Die Produktionslinie ist nicht so lang wie die Luft- und Raumfahrt für Automobil- und Unterhaltungselektronikprodukte, so dass wir von einem Modell zum anderen, von einem Modell zum anderen, ein sehr robustes System haben können." TPC spielt sicherlich eine wichtige Rolle bei Autopiloten und Sensoren, er räumt ein, "aber TPC spielt eine sehr wichtige Rolle im Automobilinnenraum, da es eine große Vielfalt von Funktionen erfordert." Im Vergleich zu traditionellen Materialien, Die Kosten können hier reduziert werden, und SABIC ist ein Experte im Bereich der Innenausstattung von Automobilen. Wir glauben, dass die Zusammenarbeit mit Airborne und Siemens den Kunden von SABIC dabei helfen wird, Teile auf sehr zuverlässige und konsistente Weise herzustellen. "
Kostenkontrolle
Dieses Kooperationsmodell steht in krassem Gegensatz zu der fragmentierten Portfoliowertschöpfungskette, die Van Mourik aus der Vergangenheit kennt: "In den 1990er Jahren konnte man viel Geld für Kohlefasergewebe (kohlefaserverstärkter Kunststoff) für den Einsatz in Flugzeugen ausgeben Es spart Gewicht und Leistung, aber die Kosten und Vorlaufzeiten für die Umwandlung von Kohlefaser in Flugzeugteile sind sehr hoch. Daher müssen Kosten und Zeit drastisch reduziert werden. "
Für Airborne bedeutet dies, dass Chemieunternehmen wie SABIC involviert sein müssen. "Da die Rezepturen in der Vergangenheit nicht immer auf die kosteneffektive Herstellung bestimmter Teile optimiert waren, können wir, weil wir mit SABIC arbeiten Den Materiallieferanten das Ziel offenbaren, die Materialleistung zu erhöhen oder die Kosten zu senken, was in der Welt beispiellos ist. "Auch Francato stimmte der Ansicht zu, dass" Leichtbau zu angemessenen Kosten "möglich sei.
Van Mourik sagte: "Jetzt optimieren wir Materialien und Herstellungsprozesse, um die Kosten und Produktionszyklen in den Unterhaltungselektronikprodukten grundlegend zu reduzieren, die Entwicklung von Komponenten innerhalb von zwei oder drei Jahren ist inakzeptabel, die tatsächliche Situation auf dem Markt Näher zu 6-9 Monaten.
Maschinelles Lernen beschleunigt die Entwicklung von Produktionslinien
Van Mourik räumte ein, dass noch viel zu tun sei, um alle Faktoren in dieser digitalen Produktionslinie zu verbinden, und er erklärt: "Wir werden versuchen, diesen Prozess zuerst zu digitalisieren, und maschinelles Lernen kann beispielsweise nur lokal funktionieren Wird im Press-Pressing eingesetzt, aber wir verbinden diesen Teilprozess mit jedem Teil des Gesamtprozesses. "Er erklärt, dass hier auch Siemens und SABIC zusammenarbeiten." Wenn die Maschine uns sagt, dass wir die Prozesseinstellungen ändern sollen, Dann werden auch die Materialparameter geändert, und in Zukunft wollen wir automatisch eine Verbindung zur Bandproduktion herstellen können, aber wir werden Schritt für Schritt vorankommen. "
O 'Connor sagte: "Dies ist der Beginn unseres Industrie 4.0-Programms, und wir haben die Möglichkeit, Elemente in der gesamten Prozesskette zu integrieren. Menschen treffen Millionen Dollar Entscheidungen jeden Tag, aber oft ohne die Unterstützung von Daten und Ansichten, es ist sehr viel Irrationales Phänomen.
"Das Potenzial für thermoplastische Verbundwerkstoffe ist enorm, und diese Zusammenarbeit wird die Entwicklung und Anwendung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen beschleunigen", sagte Francato und fügte hinzu, dass die digitale Produktionslinie selbst dazu beitragen wird, den Entwicklungszyklus zu verkürzen. "Wir brauchen das nicht Machen Sie alle Analysen selbst. Diese digitalisierten Systeme werden die meisten Daten und Details ausfüllen.
Van Mourik nennt ein Beispiel: "Um den Herstellungsprozess von Verbundwerkstoffen fehlerfrei zu machen, müssen Dutzende von Parametern überwacht werden. Unsere Ingenieure bemerken oft einige der verständlichsten und kontrollierbarsten Teile. In einer Produktionslinie haben wir Nachdem wir die Fenster für die 2-3 Schlüsselparameter bestimmt haben, die akzeptabel sind, jedoch eine erweiterte Datenanalyse während des gesamten Prozesses verwenden, sind wir überrascht festzustellen, dass die alternativen Kombinationen von Parametern außerhalb dieses Fensters weniger logisch sind, aber tatsächlich sie sind Liefert bessere Ergebnisse. "Er wies darauf hin, dass es eine Weile gedauert habe, bis die beiden Chemiker verstanden haben, warum, aber jetzt haben wir ein sehr tiefes Verständnis und Verständnis für den Prozess sowie Leistung und Effizienz Neue Verbesserung. "
O'Connor sagt: "Für ein einfaches Beispiel verfügt Siemens Controllers über Hunderte von Optimierungseinrichtungen in der Fabrik, die die Produktion schneller, flexibler und intelligenter machen, und die Composites-Industrie ist auf dem neuesten Stand der Technik und kann diesen Grad an Automatisierung und Kontrolle nutzen .
Van Mourik sagte: "Wenn wir das Wissen von Siemens und SABIC mit den Ergebnissen kombinieren können, die wir bereits bei der Entwicklung von Verbundbauteilen und -prozessen bewiesen haben, dann können wir die Entwicklung von Verbundwerkstoffen und Prozessen erfolgreich vorantreiben Beschleunigt auf eine Art, die wir in der Vergangenheit nicht konnten, begannen wir klein, aber das Potenzial war riesig.
Anregung der gesamten Branche
Francato sagte: "Wir wollen unsere Kunden befähigen, diese kontinuierlichen Faser-Thermoplaste voll auszunutzen und neue Lösungen schneller als je zuvor zu bringen." Er glaubt, dass dies aufgrund der Reduzierung von Kohlenstoffemissionen und Energieverbrauch geschieht Die Nachfrage wächst und es gibt eine wachsende Chance für die Entwicklung von Verbundwerkstoffen. "Berücksichtigen Sie die Größe und Erfahrung dieser drei Partner, und wir können andere Akteure auf diesem Markt dazu inspirieren, sich stärker zu engagieren, so weit ist dieser Markt noch immer Klein