OTOMcomposite lance logiciel avancé pour placement/bobinage de bandes assisté laser dans le Composites 4.0

OTOMcomposite (Enschede, Pays-Bas) est une startup qui fournit services d'ingénierie et logiciels pour placement automatisé de fibres (AFP), placement de bandes assisté laser (LATP) et bobinage de bandes assisté laser (LATW). LATP et LATW sont des techniques de fabrication prometteuses pour produire des composants composites thermoplastiques avancés (voir Défis du LATW). Les éléments principaux de ce procédé sont montrés Fig. 1. (Pour plus de détails voir, « Dry fiber placement: Surpassing limits »).

Une fabrication automatisée en une seule étape peut être atteinte dans ces procédés quand les bandes préimprégnées renforcées fibres sont consolidées « in-situ », ce qui peut réduire les coûts de production et éliminer les étapes de post-consolidation ou polymérisation. Malgré les avantages de ces techniques de fabrication, il est difficile de prédire et contrôler le procédé, incluant la température du stratifié, la cristallinité dans sa matrice thermoplastique, les contraintes résiduelles et la qualité globale. Ceux-ci sont affectés par l'irradiation laser et réflexions (voir Fig. 2 ci-dessous), la géométrie locale d'outillage, la consolidation atteinte et les paramètres de procédé spécifiques.

OTOMcomposite joue un rôle dans la capacité vitale d'analyser en profondeur la température de procédé pendant LATP et LATW, ce qui est critique pour les propriétés et performance de la pièce résultante.

Développement logiciel après le projet ambliFibre

Le développement de contrôle de procédé en ligne basé modèle pour procédés LATW/LATP a commencé à l'Université de Twente dans le projet ambliFibre financé par l'UE. En collaboration étroite avec l'Institut Fraunhofer pour la technologie de production (IPT, Aix-la-Chapelle, Allemagne), plus de 20 publications scientifiques ont été publiées pendant/après ce projet. En 2017, le Dr Amin Zaami a vu le potentiel de produire un outil commercial pour procédés LATP/LATW et a commencé le développement de l'outil OTOM (modèle d'optimisation optico-thermique), qui combine modélisation par éléments finis (FEM) avancée et traçage de rayons.

Le traçage de rayons est une technique qui trace le chemin de la lumière et simule les effets de ses rencontres avec objets pendant le procédé AFP. Le modèle optique de traçage de rayons fournit les conditions aux limites de flux de chaleur du laser AFP pour l'analyse EF. Quand combiné avec le logiciel de contrôle AFP – qui typiquement ne se concentre pas sur la phase liaison/chauffage, mais uniquement sur le contrôle positionnement et vitesse – OTOM permet un chemin plus rapide vers le traitement optimisé de la pièce composite thermoplastique et performance.

Remplacer l'essai-erreur par la fabrication numérique 4.0

Le logiciel OTOM V.1.20 dit éliminer la phase essai-erreur dans les procédés LATP/LATW. Selon la complexité du produit, le débit peut être amélioré de plusieurs centaines de pourcent, surtout pour le développement de nouveaux produits (NPD). Cela résulte en réductions significatives du temps requis pour la conception, essais de validation et optimisation des paramètres de procédé.

Le procédé LATP/LATW est difficile à décrire, prédire et optimiser du fait de la géométrie complexe, courbure d'outillage variable et propriétés optiques et thermiques anisotropes des bandes composites thermoplastiques renforcées fibres utilisées. Il y a aussi des problèmes tels que traitement instable, arrêts machine, fumée par surchauffe matériau, dégradation matériau, squeeze-out (matrice fondue pressée au-delà des bords de la bande) et le besoin de réduire le temps de production. Ceux-ci peuvent être résolus par un outil tel qu'OTOM, qui fournit surveillance en ligne, contrôle basé modèle et fabrication numérique Industrie 4.0.

L'objectif à long terme d'OTOM est d'atteindre une production robuste de pièces LATP/LATW en compensant la variabilité du procédé de fabrication pour permettre des propriétés et performance de pièces composites répétitives et prévisibles. OTOM a été validé utilisant des techniques numériques de pointe et études expérimentales. Cet outil est capable d'optimiser chaque paramètre de procédé pour un objectif d'optimisation spécifique (ex: trouver puissance laser optimisée, trouver angle laser optimal vers zone chauffée) pour obtenir la plus haute efficacité de procédé et qualité produit.

L'interaction du laser AFP avec le stratifié composite, la localisation de température pour un substrat à courbure géométriquement changeante et même l'effet de géométrie d'outillage peuvent être pleinement simulés et optimisés, tout en un seul endroit. L'outil de modélisation multiphysique OTOM ouvre apparemment la voie à un procédé LATP/LATW digitalisé, fournissant une qualité de produit final supérieure au temps et coût de production minimisés.

OTOMcomposite

Lancée en 2021, OTOMcomposite fournit services et solutions logicielles à un nombre croissant d'organisations alors que l'activité reprend après la pandémie COVID-19. OTOMcomposite offre services d'ingénierie aux clients à distance ou sur leur site, incluant évaluation ligne de production et qualité produit, conseil technologique et logiciel d'ingénierie sur mesure. Ces services sont fournis aux entreprises et organisations de recherche dans les secteurs aérospatial, pétrole et gaz, transport, automobile et énergie verte. OTOMcomposite poursuit aussi des collaborations avec d'autres départements R&D pour application de technologies de pointe liées aux composites, ainsi que participation à des projets R&D financés publics et privés. Pour plus d'informations, contacter OTOMcomposite@outlook.com.