Essas três empresas pensam, Os materiais termoplásticos são a próxima geração de materiais leves, desde eletrônicos a aplicações automotivas até aeroespaciais, como aumentar A experiência em seus respectivos campos é fundamental. As capacidades digitais da Siemens aprimoram ainda mais a experiência da Airborne no desenvolvimento de componentes compostos e a industrialização de processos que incluem a cadeia CAD-CAE-CAM completa, soluções de fábrica digitais E a plataforma dupla digital SABIC Innovative Plastics oferece suas fitas unidirecionais composições termoplásticas UDMAX com um amplo conhecimento de materiais e sua própria pesquisa e desenvolvimento em processamento composto e design de produto. Objetivos: produção em massa de baixo custo de materiais termoplásticos.
O negócio Saudi Basic Industries FRT usa sua tecnologia proprietária HPFIT para produzir uma fita termoplástica UDMAX que é rápida e precisa e pode fornecer milhares de fibras de vidro ou de carbono e combiná-las com matrizes de polímero. As fitas resultantes possuem alto teor de fibra, impregnação de fibra de alta qualidade e menor vazio e menos fibras quebradas (Nota: UDMAX e HPFIT são marcas registradas da SABIC e suas afiliadas).
Contexto da cooperação
A Airborne, um dos principais fabricantes de tubos compostos termoplásticos para o petróleo e o gás natural, desenvolveu e construiu um processo de produção totalmente automatizado, comissionando uma nova fábrica em 2012 e a Airborne Oil & Gas, dois anos depois, atraindo investidores da Shell, Chevron, Arábia Saudita Acionistas da Ami e Evonik.
"Conhecemos a SABIC no desenvolvimento de petróleo e gás", diz Van Mourik. "Desenvolvemos software e processos industriais para esses contínuos tubos de crivos compósitos e agora podemos produzir 40-50 toneladas de produto em uma única passagem sem trabalho extra '
John O'Connor da Siemens disse: "Este é um exemplo clássico da industrialização completa dos compósitos, onde as tecnologias mais avançadas estão atingindo o mesmo nível de compósitos que qualquer outro material industrial. A competitividade dos compósitos tem sido um fator limitante na produtividade Então, é aí que pensamos que a Siemens é única e nosso foco é a digitalização. Podemos usar produtos CAD-CAE-CAM para fornecer projeto e simulação ao chão de fábrica. Também podemos usar soluções de fábrica digitais, como controle Drive e unidade de sistema de produção, e nossa tecnologia dual digital. '
Materiais e peças
O material é onde a SABIC é usada. "Nós temos uma grande quantidade de resina termoplástica", disse Francato. "Na SABIC Innovative Plastics, acreditamos que os termoplásticos trazem os compósitos a um novo nível devido aos tempos curtos de ciclo A repetibilidade é menos um problema que os materiais termoendurecíveis. Muitos anos atrás, começamos a olhar para os compósitos termoplásticos com base em fitas UD, que pensamos serem as melhores formas de materiais. Ele apontou que os compósitos termoendurecíveis também começaram Coloque automaticamente fitas unidirecionais para aplicações que exigem o melhor desempenho. "Utilizamos nossas fitas UDMAX para fabricar laminados e folhas e, em seguida, moldá-los e moldá-los em componentes complexos de acordo com os requisitos do cliente". Francato disse: "Isso não pode ser feito em ciclos baixos Tempo, baixo custo e recursos adicionais integrados na parte. '
Ele continua: "Acreditamos que isso resultará em produção em massa, permitindo que a indústria automotiva aproveite os benefícios dos compósitos termoplásticos mais amplamente". Assim, os carros são um dos objetivos. "Nós pensamos que o baixo requisito para aplicações automotivas de alto volume Os tempos de ciclo e os tipos de conformidade intercomponente podem acontecer ", disse Francato. Outros mercados-alvo incluem aeroespacial, eletrônicos de negócios, veículos comerciais (caminhões) e oleodutos." As peças possuem muito espaço disponível ", afirmou. Estávamos procurando fibras de vidro e carbono, nylon (poliamida ou PA), polipropileno (PP) e policarbonato (PC) desde o início e também estavam dispostos a adicionar polímeros de alto desempenho como o PEEK (poliéter-étercetona) , PEKK (poliéter cetona cetona), PEI, (polieterimida), etc. "
Automação
Francato diz que a automação com a Airborne e a Siemens é a chave. "Começamos a automatizar o material primeiro e a comprar o FRT em 2016 para que não fosse fácil fazer fitas de largura larga da mais alta qualidade à velocidade certa, mas por enquanto nós Existe uma necessidade de fabricação de laminados de alta velocidade em vários níveis em diferentes direções ". Ele disse que, embora muitos sistemas estejam em projetos-piloto, praticamente não há produção." Automação com a tecnologia de sobremoldagem da Engel e KraussMaffei foi concluída Mais ", disse Francato, mas ele acha que é rápido e os equipamentos produzidos em massa ainda faltam." É por isso que queremos encontrar a empresa certa para trabalhar. A Airborne e a Siemens têm a capacidade de implementar camadas para produtos específicos de uso final Automação de platina. As máquinas que estamos montando alcançarão o objetivo de produzir centenas de milhares a milhões de partes por ano.
A abordagem a bordo é flexível o suficiente para atender às nossas necessidades. "Nós compramos equipamentos, mas também construímos nossa tecnologia própria e combinada. Tentamos não reinventá-la, mas integrar a máquina de outros inovadores. Por exemplo, Estudamos a indústria de papel, a indústria de enrolamento de cabos, etc., para atender às nossas necessidades de fabricação de produtos, e também estamos desenvolvendo equipamentos ATL (layup de fita automatizada) prontos para entrar em um mercado inexplorado.
O'Connor disse: "Nós vemos a produtividade da empresa é alta, mas não um sistema de material avançado, e vice-versa". Os líderes da indústria devem alcançar a interseção das capacidades da máquina, capacidades materiais e capacidades de processo. "Ele disse que o cinto da Siemens O grande volume de guarda-chuvas digitais que abrangem todas essas áreas combinadas com seus próprios dados para alcançar maiores níveis de desempenho em toda a cadeia de suprimentos e cadeia de processos.
Fabricação de defeito zero
A afirmação de O 'Connor de que a produção digital licenciada da Siemens soa muito parecida com uma fabricação de defeito zero chamada ZAero. Van Mourik ressalta que esse tipo de material de otimização e cadeia de processo é aquele que as pessoas gostariam de ver, : "Os dois métodos são os mesmos, e fizemos isso em oleodutos e gasodutos. Quando você constrói um produto de alto valor pesado de 3kt e 50t, você tem dificuldade em produzir Para abandoná-lo, mas você deve lidar com mudanças materiais e ambientais e ainda ser capaz de produzir produtos aceitáveis, e para isso desenvolvemos uma tecnologia que pode ser baseada em modelos avançados de processo de fabricação e inlays.
Francato acredita que a modelagem de processos fará um ótimo trabalho nesta área, dizendo: "Quais são os efeitos de falhas de material ou conector? Queremos poder fazer os ajustes materiais durante o vôo, no entanto, convencer os OEMs de que muitos dados são necessários. As cadeias de fornecimento automatizadas e as cadeias de processos não podem fazer isso. "Francato observa que um grande número de aplicações de simulação estão no processo de moldagem por injeção, mas poucos estão trabalhando em compostos de fibra contínua. No entanto, em dois anos Muito tem sido feito nesta área antes de usar uma fita UDMAX para fazer um feixe composto universal em locais selecionados. "Eu fiz isso em menos de um minuto e usei essa parte para testar e Para validar o nosso modelo de simulação, precisamos saber como uma fita se transforma para a parte final, além de entender como as peças são integradas e moldadas.
O 'Connor disse que todo o processo pode ser digitalizado pela Siemens.' Temos produtos desenvolvidos internamente e também temos ajuda de parceiros para nos fornecer algumas características extras que podemos usar '.
A linha de produção flexível foi usada pela primeira vez na produção de carros
Van Mourik também acredita que a linha de produção deve se tornar tão flexível que pequenas séries podem ser executadas entre grandes séries. "O conceito de fabricação digital reconfigurou a linha para ser preciso e otimizado para cada produto." O ideal é um pequeno Ele acrescentou: "A estação de consolidação será a menos flexível, e os blocos de construção conjuntos se tornarão ainda mais abrangentes".
Francato disse: "A linha de produção não é tão longa como aeroespacial para produtos eletrônicos automotivos e eletrônicos de consumo, para que possamos ter um sistema muito robusto de um modelo para outro, de um modelo para outro". TPC certamente desempenha um papel importante na condução autônoma e sensores, ele reconhece, "mas a TPC desempenha um papel muito importante nos interiores automotivos, pois exige uma grande funcionalidade". Em comparação com os materiais tradicionais, Os custos podem ser reduzidos aqui e a SABIC é especialista em interiores automotivos e acreditamos que trabalhar com a Airborne e a Siemens ajudará os clientes da SABIC a fabricar peças de forma muito confiável e consistente ".
Controle de custos
Este modelo de cooperação contrasta radicalmente com a cadeia de valor de portfólio fragmentada que Van Mourik disse do passado. "Na década de 1990, você poderia gastar muito dinheiro em pano de fibra de carbono (plástico reforçado com fibra de carbono) para uso em aeronaves porque Ele economiza o peso e o valor de desempenho oferecido, mas o custo e tempo de entrega para converter fibra de carbono em peças de aeronave é muito alto, por isso é imperativo reduzir drasticamente os custos e o tempo ".
Para o Airborne, isso significa que as empresas químicas como a SABIC devem estar envolvidas. "Porque nas receitas do passado nem sempre foram otimizadas para a produção econômica de peças específicas, porque estamos trabalhando com a SABIC, podemos Divulgar aos fornecedores materiais o objetivo de aumentar o desempenho material ou reduzir os custos, que é sem precedentes no mundo. "Francato também concordou com a visão de que" a produção leve a um custo razoável ".
Van Mourik disse: "Agora, estamos otimizando materiais e processos de fabricação para reduzir fundamentalmente os custos e os ciclos de produção nos produtos eletrônicos de consumo, o desenvolvimento de componentes dentro de dois ou três anos é inaceitável, a situação atual no mercado Mais perto de 6-9 meses.
O aprendizado da máquina acelera o desenvolvimento das linhas de produção
Van Mourik reconheceu que ainda há muito trabalho a fazer para conectar todos os fatores nesta linha de produção digital, e ele explica: "Vamos tentar digitalizar esse processo primeiro, e aprender a máquina pode funcionar localmente, por exemplo, apenas Usou-se na formação de imprensa, mas conectamos este processo parcial a todas as partes do processo geral ". Ele ressalta que também é onde a Siemens e a SABIC trabalham juntas, por exemplo:" Se a máquina nos diz para mudar as configurações do processo, Então, os parâmetros do material também serão alterados e, no futuro, queremos poder nos conectar automaticamente à produção de fita, mas iremos passo a passo ".
O 'Connor disse:' Este é um começo do nosso programa da indústria 4.0 e temos a capacidade de integrar elementos ao longo da cadeia de processos. As pessoas tomam decisões de milhões de dólares todos os dias, mas muitas vezes sem o suporte de dados e visualizações, é muito Fenômeno irracional.
"O potencial para compósitos termoplásticos é enorme, e essa colaboração irá acelerar o desenvolvimento e aplicação de materiais termoplásticos", disse Francato, acrescentando que a própria linha de produção digital ajudará a encurtar o ciclo de desenvolvimento. "Não precisamos Faça todas as análises você mesmo. Esses sistemas digitalizados irão preencher a maioria dos dados e detalhes. '
Van Mourik cita um exemplo. "Para tornar o processo de fabricação composto sem erros, você deve monitorar dezenas de parâmetros. Nossos engenheiros geralmente observam algumas das peças mais compreensíveis e controláveis. Em uma linha de produção, nós Tendo determinado o Windows para os 2-3 parâmetros-chave que são aceitáveis, no entanto, usando a análise avançada de dados ao longo do processo, ficamos surpresos ao descobrir que as combinações alternativas de parâmetros fora desta janela são menos lógicas, mas na verdade elas Forneceu melhores resultados. "Ele ressaltou que demorou um tempo para os dois químicos entenderem o porquê, mas agora temos uma compreensão e entendimento muito profundo do processo, bem como desempenho e eficiência Nova melhoria ".
O 'Connor diz:' Para um exemplo simples, a Siemens Controllers tem centenas de instalações de otimização na fábrica que tornam a produção mais rápida, mais flexível e inteligente, e a indústria de composites está em um nível de ponta que pode aproveitar esse nível de automação e controle .
Van Mourik disse: "Se podemos combinar o conhecimento da Siemens e da SABIC com o que provamos ser possível no desenvolvimento de peças e processos compostos, podemos ter sucesso no desenvolvimento de compósitos e processos e Acelerando de uma maneira que não poderia ser feita no passado, começamos pequenos, mas o potencial era enorme.
Estimulação de toda a indústria
Francato disse: "Queremos tornar possível aos nossos clientes aproveitar ao máximo esses termoplásticos de fibra contínua e trazer novas soluções mais rapidamente do que nunca". Ele acredita que devido à redução das emissões de carbono e do uso de energia A demanda está crescendo e há uma oportunidade crescente para o desenvolvimento composto. "Considere o tamanho e a experiência desses três parceiros, e podemos inspirar outros jogadores neste mercado a se envolverem mais, até agora esse mercado também é Pequeno