OTOMcomposite、Composites 4.0向けレーザー支援テーププレースメント・ワインディング先進ソフトウェアを発表

OTOMcomposite（オランダ、エンスヘデ）は、自動ファイバープレイスメント（AFP）、レーザー支援テーププレースメント（LATP）、レーザー支援テープワインディング（LATW）技術向けのエンジニアリングサービスとソフトウェアを提供するスタートアップです。LATPとLATWは、先進熱可塑性複合部品の製造に有望な製造技術です（LATWの課題参照）。このプロセスの主要要素は図1に示されています（詳細は「ドライファイバープレイスメント：限界を超えて」参照）。

繊維強化プリプレグテープが「インシチュ」で凝縮されるとき、完全自動化シングルステップ製造がこれらのプロセスで達成でき、生産コストを削減し、後凝縮や硬化ステップを排除できます。これらの製造技術の利点にもかかわらず、積層温度、熱可塑性マトリックスの結晶化度、残留応力、全体的品質など、プロセスを予測・制御することは困難です。これらは、レーザー照射と反射（図2参照）、ローカルツーリング形状、達成された凝縮、特定のプロセスパラメータによって影響を受けます。

OTOMcompositeは、LATPとLATW中のプロセス温度を徹底的に分析する重要な役割を果たし、これは結果としての部品特性と性能にとって不可欠です。

ambliFibreプロジェクト後のソフトウェア開発

LATW/LATPプロセスのモデルベースインラインプロセス制御の開発は、EU資金援助のambliFibreプロジェクト内でトゥエンテ大学で開始されました。フラウンホーファー生産技術研究所（IPT、ドイツ、アーヘン）との緊密な協力で、このプロジェクト中/後に20以上の科学論文が発表されました。2017年、アミン・ザーミ博士はLATP/LATWプロセス向け商用ツールの可能性を見出し、高度な有限要素モデリング（FEM）とレイトレーシングを組み合わせたOTOM（光学熱最適化モデル）ツールの開発を開始しました。

レイトレーシングは、光の経路を追跡し、AFPプロセス中の物体との遭遇効果をシミュレートする技術です。レイトレーシング光学モデルは、AFPレーザーからの熱流束境界条件をFE解析に提供します。AFP制御ソフトウェア（通常、接着/加熱フェーズではなく、位置決めと速度制御のみに焦点）と組み合わせると、OTOMは熱可塑性複合部品の最適化処理へのより速い道筋と性能を可能にします。

試行錯誤を4.0デジタル製造に置き換える

OTOM V.1.20ソフトウェアは、LATP/LATWプロセスにおける試行錯誤フェーズを除去するとされています。製品の複雑さに応じて、スループットが数百パーセント向上し、特に新製品開発（NPD）で顕著です。これにより、設計、チェックアウト試験、プロセスパラメータ最適化に必要な時間が大幅に削減されます。

LATP/LATWプロセスは、複雑な形状、変化する工具曲率、繊維強化熱可塑性複合テープの異方性光学・熱特性により、記述、予測、最適化が困難です。不安定な処理、機械ダウンタイム、材料過熱による発煙、材料劣化、スクイーズアウト（溶融マトリックスがテープ端部を超えて押し出される）、生産時間短縮の必要性などの問題があります。これらは、インライン監視、モデルベース制御、インダストリー4.0デジタル製造を提供するOTOMのようなツールで解決できます。

OTOMの長期目標は、製造プロセスの変動性を補償することで堅牢なLATP/LATW部品生産を達成し、反復可能で予測可能な複合部品特性と性能を可能にすることです。OTOMは最先端の数値技術と実験研究で検証されています。このツールは、特定の最適化目標（最適レーザー出力の発見、加熱ゾーンに対する最適レーザー角度の発見など）に向けて全プロセスパラメータを最適化し、最高のプロセス効率と製品品質を得られます。

AFPレーザーと複合積層の相互作用、幾何学的に変化する基材の温度局在化、ツーリング形状効果さえも、すべて一つの場所で完全にシミュレートし最適化できます。マルチフィジックスベースのOTOMモデリングツールは、デジタル化されたLATP/LATWプロセスへの道を開き、最小限の生産時間とコストで優れた最終製品品質を提供すると報告されています。

OTOMcomposite

2021年設立のOTOMcompositeは、COVID-19パンデミック後のビジネス回復に伴い、増え続ける組織にサービスとソフトウェアソリューションを提供しています。OTOMcompositeは、リモートまたは顧客サイトでのエンジニアリングサービスを提供し、生産ラインと製品品質評価、技術コンサルティング、カスタマイズエンジニアリングソフトウェアを含みます。これらのサービスは、航空宇宙、石油・ガス、輸送、自動車、グリーンエネルギー分野の企業と研究機関に提供されます。OTOMcompositeは、複合材料関連の先端技術適用に向けた他のR&D部門との協力や、公的・私的資金援助R&Dプロジェクトへの参加も追求しています。詳細については、OTOMcomposite@outlook.comまでお問い合わせください。