下一代增材制造

挑战

高强度轻量组件的高效生产

德国巴伐利亚的一家技术公司研发了纤维贴片植入 (FPP, Fiber Patch Placement) 系统，为增材制造领域带来重大变革。得益于高性能机器人，这一工艺有望彻底改变汽车行业中几何结构复杂的轻量部件批量生产。

减轻重量是汽车生产中的重中之重。近年来，汽车增设的安全设备和豪华配置一直都在推动空车重量的增加。为减少油耗和污染排放，如今汽车厂商正努力扭转这一趋势。汽车市场对轻量化结构的需求极大，但相关材料和制造工艺只有通过成本效率测试才会投入工厂。

解决方案

FPP增材制造

称为FPP（纤维贴片植入）的先进增材制造工艺是一项重大突破。FPP是一种叠层技术，其中三维模具（阳模或阴模）与碳纤维带（所谓的贴片）层叠铺设。该部件即由单独的粘合纤维带构成。

总部位于德国陶夫基尔兴的 Cevotec 公司开发了 SAMBA Pro 系统，将FPP工艺在实际应用中的高速、高效和高成本效益特点发挥得淋漓尽致。这条全自动生产线配备两台史陶比尔机器人：一台高柔性的TP80 快速拾放机器人和一台六轴TX200机器人，共同完成贴片自由定位。

这正是FPP的工艺原理。1号工位上，连续的碳纤维带送入自动切割机。此处的超精密激光器将碳纤维带切短以用作贴片。随后，快速拾放机器人的特制真空夹爪从传送带抓取贴片并送到摄像头处，定义贴片的精确位置和朝向。接着TP80对贴片进行贴装。夹爪在处理贴片时会进行加热，从而激活粘合侧，确保贴片牢固附着。体积较大的TX200 六轴机器人则负责模具快速精准地放置在 TP80 机器人下方，以便后者接收贴片。

客户收益

通过将每块贴片的纤维取向与组件内部的应力单独匹配，机械性能可提升150%。重量也大大减轻，某些组件的减重幅度超过 50%。此外，该工艺能实现100%的最大材料利用率。因此，FPP促进了复杂高性能组件的批量生产。

“史陶比尔机器人是整个工艺的关键，”Cevotec公司的CTO Felix Michl先生说道。“特别是TP80出色的动态性能，我们能够缩短周期时间，实现批量生产。机器人的高速作业促进FPP更大柔性，使这一技术适合小规模和大规模的批量生产。”