Plastics_3_2015

w w w . p l a s t i c s . r u 26 ТЕМА НОМЕРА /НОУ-ХАУ В ПЕРЕРАБОТКЕ П Л А С Т И К С № 3 ( 1 4 3 ) 2 0 1 5 логии на основе метода SIMP и обеспечивает более дискретные структуры. Второй метод полезен для задания вспомогательных усло- вий, например, ограничения максимального объема или массы изделия [4, 5]. В рамках данной модели также возможно учитывать дополнительные слои, которые не подвергаются оптимизации. Они могут быть представлены подложкой с неизменной тол- щиной и ориентацией волокна, на которую наносится армирующая структура или стаби- лизирующий слой. Алгоритмы оптимизации обеспечивают точное определение наиболее подходящей ориентации волокна в соответствии с задан- ными исходными нагрузками. Их примене- ние приводит либо к повышениюжесткости, либо к значительному уменьшению объема компонента. Посредством циклов оптимизации мо- дуль 1 рассчитывает непрерывные траекто- рии воздействия нагрузки, в соответствии с которыми осуществляется ориентация во- локна. Реализовать структуру волокна, со- ответствующую полученным параметрам, можно, например, используя способ опти- мального размещения волокна (Tailored Fiber Placement, TFP). Этот метод подразумевает позиционирование пучков волокна на под- ложке в соответствии с предварительно рас- считанными оптимальными параметрами, что обеспечивает отличные функциональные свойства конечных компонентов [6]. Однако для того чтобы обеспечить при- емлемый для автомобилестроения уровень производительности, результаты проектиро- вания, полученные в модуле 1, упрощаются в модуле 2. В этом процессе определяются линейные участки — геометрические зоны, в которых траекториям действия нагрузки со- ответствует линейное размещение волокон. Программа сохраняет координатыэтих участ- ков, что позволяет вырезать их из органоли- ста с помощью специального робота. При этом данный алгоритм также по- зволяет переработчику использовать стан- дартизованные термопластичные заготовки, армированные непрерывным волокном — органоленты. Каждый из полученных в мо- дуле 2 участков с линейными траекториями волокна можно разбить на группу участков меньшей площади (рис. 3), эквивалентных отдельным заготовкам. В модуле доступ- ны как параметры рассчитанных линейных участков, так и информация, необходимая для использования органолент, в том числе координаты размещения и углы ориентации волокна. Перенос данных, полученных в мо- дулях 1 и 2, в систему размещения и укладки, представленную модулем 3, не требует вме- шательства пользователя и осуществляется автоматически. Компания Engel Austria разработала инте- грированный метод укладки, реализованной с помощью специализированной системы ав- томатизации. Он позволяет независимым об- разом комбинировать органолисты и органо- ленты. Этот процесс обеспечивает идеальную адаптацию элементов под заданнуюнагрузку при малой длительности цикла, что позволя- ет наладить полностью автоматизированное производство и последующую переработку, например, методом Engel organomelt. Ключе- вые показатели качества, такие как точность соблюдения структуры заготовки, можно контролировать непосредственно во время выполнения процесса, используя системы оптического мониторинга, интегрированные в производственный комплекс. Таким образом, австрийской компании удалось впервые в мире реализовать опти- мизацию структуры компонента с помощью компьютерных вычислений и многократной линейнойоптимизации, чтодает возможность осуществлять тщательный анализ произво- дительности системы с учетом особенностей выпускаемого компонента и используемого технологического процесса. Технологи могут получать информацию о том, как выпуск за- готовок из органолистов и органолент влияет на эффективность всего производственного процесса. Такие данные позволяют повысить Рисунок 3. Преобразование геометрической структуры непрерывного волокна в линейные участки или органоленты Расположение волокна и распределение материала, рассчитанные в модуле 1 Линейные участки, рассчитанные в модуле 2 Органоленты, рассчитанные в модуле 2 Расчет ориентации волокна Определение участков с линейной ориентацией Размещение органолент Рисунок 4. Три этапа оптимизации конструкции А Б В