Swinburne大学とCSIROsインダストリー4.0複合積層造形用テストラボ

Foxはまた、インダストリー4.0複合材製造ラインを既製で購入することはできないと指摘しています。このように、Swinburneは、Composite 4.0 Testlabの機器と設備の設計と開発に情報を提供するために、サプライヤーとエンドユーザーのネットワークを開発しました。主要コンポーネントを提供するパートナーは次のとおりです。

記入 （オーストリア、グルテン）は、正確に切断および配向された一方向ファイバーテープを最大1.6 x1.6メートルのサイズのほぼネット形状に積み重ねる多層システムを提供しています。テープを使用したニアネットシェイプは、スクラップを60％以上から10％未満に削減します。テープはスプールから回転テーブルに堆積され、15秒ごとに層が完成します。 Foxは、Fillの多層機は、熱硬化性プリプレグとトウプレグのテープだけでなく、乾式繊維とポリアミド（PA）などの低融点熱可塑性プラスチックを敷設できると述べています。ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）やポリエーテルケトンケトン（PEKK）などの高融点熱可塑性プラスチックの研究開発が進行中です。 「多層機は、ガラス繊維と炭素繊維の混合や天然繊維とのブレンドなどのハイブリッド材料も可能にします」と彼女は付け加えます。

クイックステップ （オーストラリア、シドニー）は、オーストラリアで最大の独立した航空宇宙グレードの高度な複合材料メーカーであり、オートクレーブ硬化および脱オートクレーブ（OOA）複合材料の両方に関する幅広い専門知識を提供しています。 Quickstepの特許取得済みのOOAシステムであるQureと、航空宇宙アプリケーション向けの高性能バージョンであるAeroQureは、オートクレーブ硬化などの従来の製造技術に比べて大きな利点を提供する高度な複合材料製造プロセスです。

• セットアップの資本コストが低い
• 大幅に短い硬化サイクル時間
• エネルギー消費量の削減
• 最終製品の材料特性を満たすまたは改善するための設計の柔軟性
• 複雑な統合部品を製造する能力。

Qureは、加圧された循環熱伝達流体（HTF）を使用して金型をサポートし、成形品を急速に加熱および冷却します。低圧処理（真空プラス最大2.5バール）により、低コストの工具が容易になります。金型と材料を急速に加熱すると、プロセスの粘度が低下し、空気の放出と繊維の濡れが改善されます。粘度が低いと、ハニカムコアとフォームコアへの接着性が向上し、剥離強度が高くなり、硬化時のコアのつぶれが減少します。 HTFは、発熱反応を起こしやすい厚いラミネートの場合でも、優れた熱制御を可能にします。

ランザウナー （オーストリア、ランブレヒテン）は、樹脂トランスファー成形（RTM）のバリエーションから熱成形まで、マルチプロセス対応の最大300トンの型締力を備えた高温自動プレスを提供しています。乾燥したプリフォームに樹脂を注入した後、硬化させるか、熱硬化性および熱可塑性プリプレグの圧縮成形を行うことができます。

プレスは、サーボ油圧を介してエネルギー効率/節約を達成し、非対称の負荷でも、単一のピストン制御によって最高の精度を実現します。高性能の赤外線（IR）オーブンは、個々のラジエーター制御システムを使用してさまざまな厚さを補正し、材料を目的の処理温度にすばやく加熱します。予熱された材料のプレスステーションへの迅速な移送は、直線軸によって保証されます。高温プラテン加熱システムは、少なくとも400°Cの温度で部品を成形でき、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）などの高度な熱可塑性プラスチックの処理に対応します。

プレスはダブルダイヤフラムフレームにも対応しています（ダブルダイヤフラム成形に関する2020年のブログを参照）。最高度のデジタル化と監視は、柔軟で堅牢、そしてユーザーフレンドリーなソフトウェアによって保証されています。

NETZSCH（ドイツ、ゼルプ）は、金型内硬化監視技術を提供し、材料の挙動に基づいて複合材料製造を制御できるようにします。

プラテーヌ （イスラエル）は、複合材料製造用のデジタル化、最適化、およびデジタルツインソフトウェアを提供します。これにより、ツール、部品、原材料の追跡、デジタルツインの作成、および部品生産を最適化するためのマシンセンサーデータの分析が可能になります。 Plataineは、Siemensを含む複合材業界のリーダーやサプライヤーと幅広いパートナーシップを結んでいます。

CIKONI （ドイツ、シュトゥットガルト）は、プリフォームと統合部品の両方のインライン検査とデジタル化のためのDrapeWatchシステムを提供しています。このロボットベースの3D分析システムは、ギャップ、ミスアライメント、および不規則性を識別できます。これは、詳細な表面検査用の視覚センサーと、内部欠陥および詳細な材料分析用のEddyCurrentセンサーを組み合わせたものです。データはシステムの人工知能アルゴリズムによって分析され、欠陥の早期検出を提供し、コストのかかる再実行を回避します。有限要素解析（FEA）へのインターフェースにより、繊維角度の結果をシミュレーションモデルにエクスポートして、部品の性能に対する欠陥の影響を評価できます。モジュラーシステムは、サーモグラフィー、超音波、またはレーザースキャンデバイスを統合することによって拡張することもできます。

フィルとラングザウナーの機器は2020年半ばに設置されます。 「フィルは私たちのために実験を行ってきました」とフォックス氏は述べています。「そして私たちは特定の部分のトレーニングとデジタル化のトレーニングのためにオーストリアに人員を派遣しました。すべてのプロセス機器の試運転が完了したら、PlataineのRFID（無線周波数識別）テクノロジーを使用して、最新のエッジコンピューティングプラットフォームであるPlataineEdgeにスケールインします。これにより、マシン間のリアルタイム分析と通信が可能になります。」

SwinburneのComposites4.0 Testlabのビジョンのもう1つの部分は、変化する業界の要求に非常に迅速に適応できる柔軟な製造を可能にすることです。

「通常の生産ラインでは、製品の変更または変更には、大幅な機器の変更と手動による介入が必要です。したがって、そのような製品の変更が利益を生むためには、新製品の最小バッチサイズが必要です。対照的に、インダストリー4.0のビジョンでは、スマートファクトリーにより、個々の顧客の要件や1回限りのアイテムでさえも収益性の高い方法で製造できます。このような工場は、顧客やサプライヤーに代わって土壇場での変更に簡単に対応できます。したがって、提案された製造ラインの主な目的の1つは、最小限の、または手動の介入なしで、さまざまな製品を製造できるようにすることです。」 — Fox and Subic、「複合材料の3D印刷へのインダストリー4.0アプローチ」

ARENA2036とグローバルバリューチェーンへのリンク

Swinburneは、デジタル化された物理複合材料4.0の工場を提供するだけでなく、次世代の労働力も訓練します。後者は、オーストラリアのグローバルイノベーションリンケージプログラムからの100万ドル/ 4年間の助成金によって可能になりました。このイニシアチブの主要なパートナーは、シュトゥットガルト大学の業界主導のキャンパス内R＆DプログラムであるARENA2036であり、「モビリティと未来の生産のための非常に柔軟な研究プラットフォーム」と自称しています。連邦教育研究省（BMBF、ボン、ドイツ）の支援を受け、科学産業の38人のメンバーとの登録協会として運営されている、ARENA2036は、「STARTUP AUTOBAHN」と、10,000平方メートルの建物（うち4,700平方メートル）を備えています。は、高さ16メートルの天井と10トンの工業用クレーンを備えたオープンプロダクションホールです。 Swinburneは2018年にメンバーとしてARENA2036に参加しました。

SwinburneのComposites4.0 TestlabとARENA2036は、柔軟なツールシステムとデジタルツインテクノロジー。含まれるもの：

• 研究開発と商業化、共同スタートアップを促進します。
• 博士課程の学生の共同採用、共同監督、交換
• 共同研究ワークショップとシンポジウム。

このパートナーシップは、シュトゥットガルト大学の航空機設計研究所（IFB）での博士課程の学生インターンシップを含む、Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering andAutomationおよびInstitutefor Industrial Engineering（Fraunhofer IPAおよびIAO、シュトゥットガルト）との共同研究開発プロジェクトも想定しています。業界4.0の分野。 「GILプロジェクトは、高度な複合プロセスにとって、またSUT、シュトゥットガルト大学、ARENA2036のコラボレーションにとって重要なマイルストーンです」と、IFBのディレクターであるPeterMiddendorf教授は述べています。 「私たちはプロジェクト自体のパートナーであり、GILに直接関連するドイツ政府が支援する他の2つの共同研究プロジェクトを発表できることを誇りに思います。」

「私たちは、スインバン大学とシュトゥットガルト大学の間で、デジタルに精通した共同博士課程の学生の新しいコホートを訓練します」とフォックスは言います。 「Composite4.0プロセスをさらに開発するだけでなく、グローバルパートナーシップを強化し、特に新しいモビリティ市場でオーストラリアから輸出できる新製品を作成します。これらの国際的なコラボレーションを通じて、SwinburneのIndustry 4.0 Testlabは、オーストラリアの中小企業をグローバルなバリューチェーンに積極的に結び付けます。パートナーのImagineIntelligent Materialsでこれをすでに実証しており、これをさらにオーストラリアのイノベーターに拡大することを楽しみにしています。」

「急速に迫る未来のデジタルマニュファクチャリングでは、国際競争が激しくなるでしょう」とフォックス氏は言います。 「だからこそ、このコンポジット4.0の機能と労働力の開発が今非常に重要になっています。」

スインバン大学での複合積層造形のインダストリー4.0テストラボは、2020年12月に開始されます。 CW にご注目ください。 今後のアップデートについては、2020年7月の機能「コンポジット4.0：デジタルトランスフォーメーション、アダプティブプロダクション、新しいパラダイム」と5つのオンラインサイドバーをお読みください。

• コンポジット4.0：デジタルツインとデジタルスレッド
• ZAeroプロジェクトの更新
• コンポジット4.0：どこから始めればよいですか？
• ロボットを教えるためのビジネスケースはありません
• コンポジット4.0アーキテクチャとオントロジー