复合材料制造装备向小型化和机器人化发展

任晓华

美国《高性能复合材料》杂志2012年7月报道，上世纪90年代MAG IAS和Ingersoll机床公司已经将自动铺丝机做成商业化产品。今天，自动铺丝机主要由两个机床公司供应，一是西班牙的MTorres公司，另一家为美国的Electroimpact公司，另外还有一些小型机床公司，包括Automated Dynamics、Accudyne Systems、Coriolis Composites和Mikrosam公司。

自动铺丝和自动铺带技术广泛用于与航空工业，但在过去几年，其市场状况正在驱动复合材料装备供应商在产品线上做一些改变。自从自动铺丝和自动铺带首次变成可行性生产工艺以来，装备供应商通常为最大型的航空航天工业公司设计和制造很大且昂贵的机床。但这几年情况有所转变，复合材料装备供应商开始开发较小型且更经济的机床，以满足那些生产不需要很大机床且能支付得起设备费用的公司需求。

利用商用机器人作为小尺寸复合材料铺层设备的平台正在成为设备供应商的基本做法。MTorres、MAG IAS和Electroimpact设备供应商均提供以机器人为平台的小尺寸铺层设备。MTorres和MAG IAS公司还提供缩比的龙门架式自动铺带系统。

MTorres公司在开发小型复合材料铺层系统方面异常活跃，公司拥有一个新的小型的基于机器人的自动铺带机。该机床有一个能铺3英寸/76.2毫米带宽的缩比铺带头。公司在其位于西班牙的主厂新研发大楼里安装了一台类似的机床，另外它还将其一台类似机床卖给欧洲一家航空航天公司。

这种铺带机有一个中央工具旋转装置和两个铺带的机械手。该机床是专门为涡轮风扇发动机机匣成形而开发的。

MTorres公司开发的另一台基于机器人的自动铺带机是专门为铺平面结构件而开发的。机器人铺带机可以沿着水平地板上的X轴驱动下与铺设表面平行移动。机床的X轴行程可根据用户需求任意配置。MTorres公司还有一个小型悬臂架式机床，利用铺丝头铺设平面零件，专门为A350的桁条的铺丝而开发。使用自动铺丝机成形复杂的平面零件可大大减少在制品材料浪费。

MAG IAS公司有一台小型机器人自动铺丝系统，是专门为那些通常用手工铺层的小型零件而开发的。该系统铺丝头可输送4～16束丝束，丝束宽度为3.18毫米或6.34毫米。

Electroimpact公司也以开发小型复合材料铺层设备而闻名。公司已售出一台基于商业机器人的小型自动铺丝机。这台机器人系统有16丝束自动铺丝头，将丝轴与输送头合并。

Ingersoll机床公司与有潜力应用客户设计和制造专用需求设备，包括小型铺层设备，但是沒有确切的消息声称该公司已经生产了小型机床设备。

Automated Dynamics公司自1990年开始就已经供应小型铺层设备，公司在基于机器人设备方面具有丰富经验。在过去几年中，它的机床产品线主要是基于机器人的设备。公司相信小型、基于机器人平台的设备系统将在未来几年快速增长，并计划增加更多这类设备生产线。

Coriolis复合材料公司是开发基于商用机器人平台的自动铺丝机开发的先行者，它的基于机器人的复合材料自动铺层设备被庞巴迪C系列支线飞机项目选择作为复合材料零件制造装备。

预期未来几年各种自动铺丝和自动铺带配置和尺寸的机床将出现，机器人平台将用于更多的复合材料铺层系统。机器人平台与复合材料铺层技术相结合被证明是非常成功的。复合材料铺层设备品种的扩展意味着更小的复合材料车间可根据他们所需的尺寸和价格选用自动铺层设备。最终，复合材料自动化设备就像在金属加工业中的5坐标CNC机床一样，将成为复合材料工业的常态。