OTOMcomposite lanza software avanzado para colocación y bobinado de cinta asistidos por láser en Composites 4.0

OTOMcomposite (Enschede, Países Bajos) es una startup que proporciona servicios de ingeniería y software para colocación automática de fibra (AFP), colocación de cinta asistida por láser (LATP) y bobinado de cinta asistido por láser (LATW). LATP y LATW son técnicas de fabricación prometedoras para producir componentes compuestos termoplásticos avanzados (véase Retos de LATW). Los elementos principales de este proceso se muestran en Fig. 1. (Para más detalles véase, "Dry fiber placement: Surpassing limits").

Una fabricación totalmente automatizada de un solo paso puede lograrse en estos procesos cuando las cintas prepreg reforzadas con fibra se consolidan "in-situ", lo que puede reducir costes de producción y eliminar pasos de post-consolidación o curado. A pesar de las ventajas de estas técnicas de fabricación, es una tarea difícil predecir y controlar el proceso, incluyendo la temperatura del laminado, cristalinidad en su matriz termoplástica, tensión residual y calidad general. Estos se ven afectados por la irradiación y reflexiones láser (véase Fig. 2 abajo), geometría local de utillaje, consolidación lograda y parámetros de proceso específicos.

OTOMcomposite juega un papel en la capacidad vital de analizar exhaustivamente la temperatura de proceso durante LATP y LATW, lo que es crítico para las propiedades y rendimiento de la pieza resultante.

Desarrollo de software tras el proyecto ambliFibre

El desarrollo de control de proceso en línea basado en modelo para procesos LATW/LATP comenzó en la Universidad de Twente dentro del proyecto ambliFibre financiado por la UE. En estrecha colaboración con el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción (IPT, Aquisgrán, Alemania), se publicaron más de 20 publicaciones científicas durante/después de este proyecto. En 2017, el Dr. Amin Zaami vio el potencial para producir una herramienta comercial para procesos LATP/LATW y comenzó a desarrollar la herramienta OTOM (modelo de optimización óptico-térmica), que combina modelado avanzado de elementos finitos (FEM) y trazado de rayos.

El trazado de rayos es una técnica que traza el camino de la luz y simula los efectos de sus encuentros con objetos durante el proceso AFP. El modelo óptico de trazado de rayos proporciona condiciones de contorno de flujo de calor del láser AFP para análisis FE. Cuando se combina con software de control AFP – que típicamente no se centra en la fase de unión/calentamiento, sino solo en control de posicionamiento y velocidad – OTOM permite un camino más rápido hacia el procesamiento optimizado de la pieza compuesta termoplástica y rendimiento.

Reemplazando ensayo-error con fabricación digital 4.0

El software OTOM V.1.20 se dice que elimina la fase de ensayo-error en procesos LATP/LATW. Dependiendo de la complejidad del producto, el rendimiento puede mejorar en varios cientos por ciento, especialmente para desarrollo de nuevos productos (NPD). Esto a su vez resulta en reducciones significativas en el tiempo requerido para diseño, ensayos de verificación y optimización de parámetros de proceso.

El proceso LATP/LATW es difícil de describir, predecir y optimizar debido a la geometría compleja, curvatura de herramienta variable y propiedades ópticas y térmicas anisotrópicas de las cintas compuestas termoplásticas reforzadas con fibra usadas. También hay problemas como procesamiento inestable, tiempo de inactividad de máquina, humo por sobrecalentamiento de material, degradación de material, squeeze-out (matriz fundida prensada más allá de los bordes de la cinta) y la necesidad de reducir tiempo de producción. Estos pueden resolverse con una herramienta como OTOM, que proporciona monitorización en línea, control basado en modelo y fabricación digital Industria 4.0.

El objetivo a largo plazo de OTOM es lograr producción robusta de piezas LATP/LATW compensando la variabilidad en el proceso de fabricación para permitir propiedades y rendimiento de piezas compuestas repetitivas y predecibles. OTOM ha sido validado usando técnicas numéricas de vanguardia y estudios experimentales. Esta herramienta es capaz de optimizar cada parámetro de proceso para un objetivo de optimización específico (p. ej., encontrar potencia láser optimizada, encontrar ángulo láser optimizado hacia la zona calentada) para obtener la mayor eficiencia de proceso y calidad de producto.

La interacción del láser AFP con el laminado compuesto, localización de temperatura para sustrato de curvatura geométrica variable e incluso efecto de geometría de utillaje pueden simularse y optimizarse totalmente, todo en un solo lugar. La herramienta de modelado multiphysics OTOM supuestamente allana el camino para un proceso LATP/LATW digitalizado, proporcionando calidad final de producto superior en tiempo y coste de producción minimizados.

OTOMcomposite

Lanzada en 2021, OTOMcomposite está proporcionando servicios y soluciones de software a un número creciente de organizaciones a medida que los negocios se recuperan tras la pandemia de COVID-19. OTOMcomposite ofrece servicios de ingeniería a clientes de forma remota o en su sitio, incluyendo evaluación de línea de producción y calidad de producto, consultoría tecnológica y software de ingeniería a medida. Estos servicios se proporcionan a empresas y organizaciones de investigación en los sectores aeroespacial, petróleo y gas, transporte, automotriz y energía verde. OTOMcomposite también está persiguiendo colaboración con otros departamentos de I+D para aplicación de tecnologías líderes relacionadas con compuestos, así como participando en proyectos de I+D financiados públicos y privados. Para más información, contacte OTOMcomposite@outlook.com.