高端自動鋪帶機/鋪絲機(ATL/AFP)的最新發(fā)展

自動鋪帶機/自動鋪絲機ATL/AFP的發(fā)展 

       具有高強度低密度特性的復(fù)合材料（Composites，下文簡稱復(fù)材）取代傳統(tǒng)鋁合金材在現(xiàn)代大型飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計制造中得到了廣泛應(yīng)用，并已漸成為現(xiàn)代大型飛機的主結(jié)構(gòu)用材。如波音787“夢想” 大型客機和空客A350 XWB寬體客機復(fù)材用材重量比都已超過了 50%。這種趨勢仍在持續(xù)發(fā)展，據(jù)預(yù)測到 2015-2020 年將達 70%-80%。一些具有創(chuàng)新性的全復(fù)材或準(zhǔn)全復(fù)材機身構(gòu)件的無人機、直升機和商務(wù)機已研制成功，釆用復(fù)材作為主結(jié)構(gòu)件的飛機時代已經(jīng)來臨。

       在現(xiàn)代大型飛機批量生產(chǎn)中，用於復(fù)材整體構(gòu)件制造的自動鋪帶機ATL/自動鋪絲機AFP則成為關(guān)鍵設(shè)備。20 世紀(jì) 90 年代末本世紀(jì)初（2001 年）前，基本上僅有美國Cincinnati機床公司和Ingersoll公司能向航空飛機制造業(yè)提供大型ATL/AFP機床，美國ADC（Automated Dynamics Corp.）公司能夠提供AFP機床。最近 10 多年來，航空飛機制造業(yè)對自動化復(fù)材構(gòu)件制造技術(shù)的迫切需求推動了ATL/AFP機床得到長足發(fā)展和更廣泛工業(yè)應(yīng)用。但是和金切數(shù)控機床相比，能向航空飛機制造業(yè)提供ATL/AFP機床的制造商仍然極為有限。 

最近 3~5 年，一些復(fù)材構(gòu)件鋪放設(shè)備制造商推出了一些具有創(chuàng)新性的ATL/AFP機床，提出了一些新技術(shù)概念，推動著ATL/AFP機床持續(xù)發(fā)展與進步。ATL/AFP機床這種發(fā)展新趨勢在技術(shù)層面上看，主要表現(xiàn)為：高速/高生產(chǎn)率鋪放機床；多鋪放頭集成復(fù)合鋪放機床；熱塑性纖維鋪放機床；商用機器人平臺鋪放機床；ATL-AFP混合鋪放機床；多機鋪放生產(chǎn)環(huán)境。 

       目前，對 ATL/AFP 機床技術(shù)發(fā)展最主要的目標(biāo)是提高鋪放生產(chǎn)率和降低設(shè)備費用，且主要呈現(xiàn)在兩個不同發(fā)展方向以適應(yīng)兩種不同復(fù)材構(gòu)件鋪放應(yīng)用領(lǐng)域需求： 

  （1）用於航空飛機制造業(yè)的大型復(fù)雜復(fù)材整體構(gòu)件鋪放的高端 ATL/AFP 機床，進一步向大型化、高速化、自動化和集成復(fù)合化方向發(fā)展，以提供高生產(chǎn)率、高自動化、高性能和寬鋪放應(yīng)用范圍的 ATL/AFP 機床。本文將對此做詳細(xì)介紹與討論。 

  （2）面向具體應(yīng)用的中小型復(fù)材整體構(gòu)件鋪放機床朝著模塊化、自動化、恰好規(guī)模和柔性化方向發(fā)展，以提供高生產(chǎn)率、高自動化、低費用和有限鋪放應(yīng)用范圍的 ATL/AFP 機床。有關(guān)這種低費用適應(yīng)型 ATL/AFP 機床本文不作討論。 

高端ATL/AFP機床趨向大型化與高效化 

       現(xiàn)代大型飛機主結(jié)構(gòu)件設(shè)計制造已越來越多釆用復(fù)材整體構(gòu)件已是明顯發(fā)展趨勢，并已從大型機翼長梁、蒙皮壁板等相對簡單復(fù)材構(gòu)件發(fā)展到大型飛機整體筒殼機身段及中小型飛機整體筒殼機身等復(fù)材構(gòu)件，且構(gòu)件尺寸越來越大，整體結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。 

       為適應(yīng)航空飛機制造業(yè)這種實際發(fā)展需求，諸如 Cincinnati、Ingersoll 和 Forest-line 公司等一些大型數(shù)控機床制造商借助其在大型數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的優(yōu)勢，最近幾年都紛紛推出其配有高鋪放進給率鋪放頭的新一代大型高端（High level）ATL/AFP 機床，其結(jié)構(gòu)尺寸越來越趨向大型化。 

       美國 MAG Cincinnati 機床公司的 CHARGER 系列 ATL 機床和 Viper1200/3000/4000/6000 系列AFP機床發(fā)展歷程可作為這種趨向大型化發(fā)展的典型實例。圖1為MAG Cincinnati公司和MTorres公司兩款高端大型 ATL 機床；圖 2 左為 Hawker Beechcraft（豪客比奇）公司應(yīng)用 Cincinnati 公司Viper AFP 機床鋪放制造豪客 4000 超中型級別公務(wù)機復(fù)材機身整體構(gòu)件情況，機身最大直徑已超過 2m。據(jù)報道，目前豪客 4000 公務(wù)機的訂單已超過了 100 架。MAG Cincinnati 公司最新 Viper 6000AFP 機床鋪放復(fù)材整體筒形構(gòu)件直徑可達 6.3m，驅(qū)動心模重量達 86.3t。 

圖 1 大型高端 ATL 機床 

圖 2 MAG Viper 大型 AFP 機床 

       法國 Forest-line 公司和西班牙 MTorres 公司新近推出的 AFP 機床可作為高端 AFP 機床大型化 的另一典型實例。 

       圖 3 左為法國 Forest-line 公司 2007 年推出的高端大型 AFP 機床 FPH ATLAS，主要用於大型 

飛機機身段復(fù)材構(gòu)件和類似零件鋪放制造，并可適應(yīng)半徑達 1m 以上的內(nèi)曲面（凹模）構(gòu)件的鋪放加工。據(jù)稱其特別設(shè)計的緊奏型熱固性鋪絲頭，維護方便，使用 6.35mm 束寬 32 束或 12.7mm束寬 24 束纖維束料，允許最短鋪放纖維長度僅 80mm，鋪放進給速度達 60m/min（直線電機驅(qū)動）。 

       圖3右為西班牙MTorres公司新推出的高端大型AFP機床TORRESFIBERLAYUP，用於A350 XWB機翼前/後梁和 15 段機身復(fù)材整體構(gòu)件制造，緊奏型熱固性鋪絲頭可配置使用 3.2mm、6.35mm 或12.7mm 束寬 32 束纖維束料，鋪放速度達 60 m/min，最高鋪放生產(chǎn)率可達 45-50kg/hr。Forest-line公司和 MTorres 公司這兩款高端大型 AFP 機床總體結(jié)構(gòu)都可根據(jù)實際需求，或者說根據(jù)復(fù)材零件結(jié)構(gòu)需要而設(shè)計為立柱移動式的，并可帶或不帶臥式轉(zhuǎn)臺驅(qū)動結(jié)構(gòu)，或者設(shè)計為龍門橫梁移動式結(jié)構(gòu)。 

圖 3 用於大型飛機復(fù)材構(gòu)件鋪放加工的 AFP 機床 

       目前，用於航空飛機復(fù)材構(gòu)件制造領(lǐng)域的高端 ATL/AFP 機床發(fā)展除其趨向更加大型化外，并出現(xiàn)如下若乾發(fā)展新趨勢： 

（1）大型 ATL 機床多趨於釆用低軌龍門移動結(jié)構(gòu)設(shè)計，以取得更佳開放性，多設(shè)計有可選擇配置不同規(guī)格（寬帶或窄帶）的鋪帶頭，以實現(xiàn)鋪放構(gòu)件復(fù)雜度與生產(chǎn)率兩者得以兼顧； 

（2）大型 AFP 機床多設(shè)計配置有緊奏型熱固性鋪絲頭，通過可選擇的“窄帶多束”或“寬帶少束”鋪絲頭配置以滿足不同用戶需求，實現(xiàn)鋪放生產(chǎn)率與制造構(gòu)件復(fù)雜度兩者得以兼顧； 

（3）大型 ATL/AFP 機床進給高速化（50~60m/min），以取得高鋪放生產(chǎn)率（25~50kg/hr）； 

（4）大型 AFP 機床多數(shù)設(shè)計有專用纖維束經(jīng)軸架輔助裝置；大型 ATL/AFP 鋪放機床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常是考慮到被鋪放零件的實際結(jié)構(gòu)類型和尺寸大小，一般為高專用性設(shè)備，盡管它仍具有一定寬的應(yīng)用范圍；現(xiàn)代數(shù)控機床的多主軸加工、加工單元以及復(fù)合加工等技術(shù)概念被擴展應(yīng)用到 ATL/AFP 機床上，以實現(xiàn)進一步提高其鋪放生產(chǎn)率。 

在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造領(lǐng)域，用復(fù)合材料制造的大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備螺旋槳葉片的巿場需求急速增長，且隨著發(fā)電功率的增大，所需的風(fēng)機槳葉尺寸也越來越大，其長度可達 30~50m。人們對大型螺旋槳葉復(fù)材整體構(gòu)件的鋪放制造需求也是促進 ATL/AFP 鋪放設(shè)備趨於大型化發(fā)展的另一個推動力。圖 4 所示為美國 Entec 公司制造的用於大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備螺旋槳葉復(fù)材構(gòu)件鋪放加工的低軌龍門結(jié)構(gòu)復(fù)材鋪放機床和用戶化定制的專用復(fù)材鋪放機床。 

圖 4 Entec 公司大型 AFP 機床 

集成復(fù)合化ATL/AFP機床成為新趨勢 

       ATL/AFP 機床高鋪放生產(chǎn)率對實現(xiàn)復(fù)材構(gòu)件批量生產(chǎn)和提高用戶投資回報率（ROI）是至關(guān)重要的。對一個具體 ATL/AFP 鋪放機床而言，通常很難對所有復(fù)材構(gòu)件的制造中使高鋪放生產(chǎn)率與制造復(fù)材構(gòu)件復(fù)雜度兩者得到兼顧，導(dǎo)致用戶往往需要購置不同規(guī)格鋪放頭的 ATL/AFP 機床。 

對用戶而言，這不僅意味著要增加很大設(shè)備費用的負(fù)擔(dān)，而且還意味著要消耗更多的能源、占用更多的車間場地和維護費用。 

      實際上，ATL/AFP 機床的鋪放制造能力在很大程度上取決於其鋪放頭的功能與性能，如何在提高 ATL/AFP 機床鋪放生產(chǎn)率同時又?jǐn)U展制造復(fù)材構(gòu)件適用范圍則是航空飛機制造業(yè)所迫切希望的。為此，復(fù)材構(gòu)件鋪放設(shè)備制造商將現(xiàn)代數(shù)控機床的多主軸加工、加工單元以及復(fù)合加工等技術(shù)概念擴展應(yīng)用到 ATL/AFP 機床上，通過集成復(fù)合化鋪放工藝技術(shù)以進一步提高復(fù)材構(gòu)件鋪放生產(chǎn)率，并已成為大型 ATL/AFP 機床發(fā)展一種新趨勢。 

1、多鋪帶頭 ATL 機床 

對 ATL 機床，解決制造復(fù)材構(gòu)件復(fù)雜度與鋪放生產(chǎn)率兼顧的一種簡單方法是：將不同規(guī)格的鋪帶頭集成在一起形成一種復(fù)合化鋪帶頭，取代傳統(tǒng)多臺 ATL 機床，使一臺 ATL 機床就能實現(xiàn)多種帶寬鋪帶工藝并可取得滿意的高鋪放生產(chǎn)率。FOREST-LINE 公司推出的雙鋪帶頭結(jié)構(gòu)的 

ATLAS 鋪帶機可作為這類機床一種典型實例。該公司雙鋪帶頭 ATL 機床，同時配置了一個單工序鋪帶頭和一個雙工序鋪帶頭，前者可直接用於鋪放制造構(gòu)件簡單輪廓外形的區(qū)域，使用寬 300mm 帶料，後者則可用於鋪放制造構(gòu)件復(fù)雜輪廓外形的區(qū)域，使用寬 150mm 帶料，實現(xiàn)了“雙鋪帶工藝”的集成復(fù)合化，兩個鋪帶頭可交替工作， 

見圖 5 左半所示。 

圖 5 復(fù)合化鋪帶頭 

該 ATLAS 鋪帶機 XYZ 三軸驅(qū)動均釆用直線電機，X 軸行程可達 40m、Y 軸（高架龍門內(nèi)寬）8m，重 25t 龍門移動速度可達到 60m/min，加速度 1.5m/s2，寬 300mm 帶料卷盤盒容量可擴展到800-900m，并具有高度復(fù)雜的切割功能以適應(yīng)大型飛機復(fù)雜復(fù)材構(gòu)件制造，確保飛機結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計重量要求。實際上，這種雙鋪帶頭的 ATLAS 鋪帶機，配合 FOREST-LINE 公司 ACCESS 機床(用於 150mm 帶料預(yù)先剪裁)可快速實現(xiàn)大型復(fù)雜形狀復(fù)材構(gòu)件的快速層鋪制造。和該公司單鋪帶頭的 ATL 機床相比，用於大型機翼復(fù)材構(gòu)件的層鋪制造可提高鋪放生產(chǎn)率 2~4 倍。 

日本三菱重工（MHI）從 Forest-Line 公司購置了 4 臺雙鋪帶頭 ATLAS 鋪帶機，2 臺 ACCESS機床，用於波音 787 客機機翼上下翼面復(fù)材蒙皮壁板層鋪制造，壁板長 36.5m，最寬處 6.5m，為雙曲率復(fù)材整體構(gòu)件。日本富士重工（FHI）也從 Forest-Line 公司購置了 1 臺雙鋪帶頭 ATLAS 鋪 

帶機，1 臺 ACCESS 機床，用於波音 787 客機復(fù)材翼盒層鋪制造。北京航空制造工程研究所和法國 FOREST-LINE 公司合作正在研制這種“雙鋪帶頭”的大型 ATL 機床，用於大型復(fù)材構(gòu)件開發(fā)研究，目前已基本完成調(diào)試，即將投入實際使用。西班牙 MTORRES 公司則釆用和上述不同的技術(shù)途徑來實現(xiàn)鋪放制造零件復(fù)雜度與高鋪放生產(chǎn)率兩者良好兼顧：通過將傳統(tǒng)大型 ATL 機床單帶結(jié)構(gòu)的鋪帶頭改成釆用多帶結(jié)構(gòu)的鋪帶頭（見圖 5 右），并應(yīng)用於 A350 客機機翼制造。該多帶結(jié)構(gòu)鋪帶頭允許裝載 4×75mm 寬帶料，其鋪放生產(chǎn)率和裝載單一 300mm 寬帶料鋪帶頭一樣，但由於每條帶料均可單獨控制，因此多帶鋪帶頭可鋪放制造輪廓更為復(fù)雜的復(fù)材構(gòu)件。這種多帶結(jié)構(gòu)鋪帶頭也可裝載 2 條 150mm 寬帶料。實際上，MTORRES 公司這種多帶結(jié)構(gòu)鋪帶頭可看成是等效於配置有 4 個 75mm 寬的集成化多鋪帶頭的 ATL 機床，或者說其鋪放工藝本質(zhì)上就是自動鋪絲機 AFP 鋪放工藝技術(shù)的簡單應(yīng)用。

2、多鋪絲頭AFP機床

       從一般意義上講， AFP 機床由於釆用多束纖維鋪放工藝，在一定程度上解決了高鋪放生產(chǎn) 率與制造零件復(fù)雜度兩者間的兼顧。但是，由於使用的纖維束的寬度與數(shù)量之不同，高鋪放生產(chǎn)率與制造零件復(fù)雜度兩者難以兼顧問題仍然存在。美國 ElectroImpact 公司 2003 年開發(fā)了一種新概念的模塊化鋪絲頭（Modular Fiber Head Placement），并通過設(shè)計有可自動交換鋪絲頭的 AFP 機床以期解決此實際難題，見圖 6。 

圖 6 ElectroImpact 公司多鋪絲頭鋪絲機 

       這種 AFP 機床對給定的一種纖維鋪放應(yīng)用需要的所有纖維束料都被放在模塊化鋪絲頭上，取消了傳統(tǒng) AFP 機床上專設(shè)的纖維經(jīng)軸架輔助裝置。所有纖維束鋪放操作都集中在該鋪絲頭上實現(xiàn)，包括纖維束供料卷軸、牽絲輔助裝置、剪切刀具、張力控制和固化加熱等裝置。同時，鋪絲頭和控制它進行鋪放運動的平臺是分離的，類似金切數(shù)控加工中心機床中自動刀具交換功能一樣，鋪放加工需要的鋪絲頭能夠?qū)崿F(xiàn)快速被交換到“運動平臺”上。這樣一來，復(fù)材構(gòu)件制造用戶只需購置一臺基礎(chǔ)機床（運動平臺）和多個鋪絲頭就可適應(yīng)不同復(fù)雜度的復(fù)材構(gòu)件鋪放加工應(yīng)用，即在滿足高鋪放生產(chǎn)率前提下適應(yīng)不同應(yīng)用對象的鋪放制造。 

       此外，ElectroImpact 公司在研制上述 AFP 機床成功基礎(chǔ)上還新開發(fā)了一種由 6.4mm 束寬 12 束和12.7mm 束寬 12 束的雙鋪絲頭 AFP 鋪放單元機床（Cell Machine），兩個鋪絲頭可同時對大型飛機復(fù)材整體筒客機身段構(gòu)件進行鋪放，以進一步提高鋪放生產(chǎn)率。同時，ElectroImpact 公司還選擇了第三方公司（CGTech）的 CAM 軟件 Vericut，作為該設(shè)備的編程系統(tǒng) Vericut ATL/AFP 軟件。圖 6 右面所示的即為應(yīng)用 Vericut ATL/AFP 軟件仿真模擬雙鋪絲頭 AFP 鋪放單元工作場景。這種釆用獨立於 ATL/AFP 機床的復(fù)材構(gòu)件加工編程軟件系統(tǒng)是 ATL/AFP 技術(shù)發(fā)展的一種新趨勢。 

3、新ATL-AFP混合鋪放機床技術(shù) 

       至此所介紹的多鋪放頭 ATL/AFP 機床基本上均為同一類型鋪放工藝（鋪帶或鋪絲）的鋪放頭集成復(fù)合應(yīng)用，以兼顧高鋪放生產(chǎn)率與制造構(gòu)件復(fù)雜度。法國 Forest-line 公司新近在其所屬的Capdenac 工廠復(fù)材驗證中心，配置了一臺新研制的雙鋪放頭鋪放機床，則是將 ATL 機床鋪帶頭 

和 AFP 機床鋪絲頭集成在同一臺復(fù)材鋪放加工設(shè)備上，形成一種 ATL-AFP 混合鋪放機床，實現(xiàn)了 ATL 和 AFP 復(fù)合應(yīng)用，見圖 7。 

圖 7 ATL-AFP 復(fù)合機床

       實際上，該 ATL-AFP 混合鋪放機床是基於 Forest-line 公司傳統(tǒng)龍門移動式 ATL 機床，在可移動運動的橫梁上再配置一可作 YZ 軸運動的立式鋪絲頭，構(gòu)成了龍門移動式雙鋪放頭的鋪放機床。該 ATL-AFP 混合鋪放機床的鋪帶頭可選用 75-300mm 帶料，用於高生產(chǎn)率地鋪放制造簡單輪廓復(fù)材構(gòu)件；鋪絲頭使用 6.35mm 束寬 32 束纖維束料，可用於鋪放復(fù)雜輪廓復(fù)材構(gòu)件。這種ATL-AFP 混合鋪放機床特別適用於復(fù)材構(gòu)件研究開發(fā)、試制、實驗和技術(shù)培訓(xùn)應(yīng)用，同時也可用於實際復(fù)材構(gòu)件鋪放制造。 

最後還應(yīng)指出是，實際上模塊化多鋪放頭技術(shù)在低費用適用型 ATL/AFP 機床上也得到了極為廣泛應(yīng)用。 

新概念A(yù)FP設(shè)備 

1、新型AFP設(shè)備 

       用於復(fù)雜曲面，特別是復(fù)材整體筒殼構(gòu)件鋪放制造的傳統(tǒng)自動鋪絲機（FAP）機床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中都繼承了傳統(tǒng)復(fù)材構(gòu)件自動纏繞機（AFW）鋪放工藝基本技術(shù)思想，在 FAP 機床前都設(shè)計有一個旋轉(zhuǎn)心軸裝置驅(qū)動芯模轉(zhuǎn)動進行零件曲面鋪放，也就是說傳統(tǒng) FAP 機床結(jié)構(gòu)設(shè)計中都要考慮復(fù)材構(gòu)件回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計/制造的技術(shù)問題。但是，這種機床總體結(jié)構(gòu)存在有明顯的不足之處：旋轉(zhuǎn)心軸驅(qū)動裝置費用高，Ingersoll 公司認(rèn)為鋪放復(fù)雜曲面復(fù)材構(gòu)件，釆用有轉(zhuǎn)動陽模鋪放的 AFP 機床其費用要比釆用陰模鋪放的 AFP機床貴 7~10 倍；需要專用的凸芯模裝置，對復(fù)雜復(fù)材構(gòu)件芯模設(shè)計制造技術(shù)難度較大，且費用高；為確保在旋轉(zhuǎn)芯模上進行纖維束鋪放的良好貼合，F(xiàn)AP 機床需具有較大的熱壓能力；增加設(shè)備車間占地面積和維護費用。 

       為此，一些復(fù)材構(gòu)件鋪放設(shè)備制造商推出了一種新概念的 AFP 機床，通過在現(xiàn)場安放簡單的凹（陰）模具，取消了傳統(tǒng) AFP 機床旋轉(zhuǎn)心軸驅(qū)動凸芯（陽）模轉(zhuǎn)動裝置，從而可降低設(shè)備成本實現(xiàn)低費用 AFP 鋪放技術(shù)。這種沒有旋轉(zhuǎn)心軸驅(qū)動陽模轉(zhuǎn)動的機床結(jié)構(gòu)設(shè)計可明顯減少傳統(tǒng) AFP機床尺寸，增強窄腔復(fù)材構(gòu)件鋪放加工能力，并能同時顯著減少設(shè)備車間占地面積。Ingersoll公司推出的第 2/3 代AFP機床Mongoose就是基於這種新概念設(shè)計的。圖 8 左為美國Goodrich航空構(gòu)件公司配置的雙龍門雙鋪放頭的Ingersoll公司AFP機床Mongoose（第二代），使用12.7mm寬 32 束的鋪放頭，鋪放速度達 40m/min，切割速度 30m/min。Goodrich公司準(zhǔn)備應(yīng)用這種AFP機床來生產(chǎn)GEnx和用於波音 787 客機的Trent 1000發(fā)動機短艙復(fù)材內(nèi)涵道支撐結(jié)構(gòu)件自動化鋪放生產(chǎn)，以前該構(gòu)件釆用人工鋪放。 

圖 8 右為 Ingersoll 公司最新推出的第三代 AFP 機床 Mongoose 及其新設(shè)計的鋪放頭。該鋪放 頭由於釆用模塊化設(shè)計容易根據(jù)用戶需要而構(gòu)成立式或臥式 AFP 機床，同時可適用於凸模、凹?；蚱桨迥?yīng)用場合。當(dāng)使用 6.74mm 寬 16 束復(fù)材纖維，鋪放速度達 60m/min，切割速度 50m/min，鋪放復(fù)材表面積速率達 720m2/hr，鋪放生產(chǎn)率 27kg/hr。 

圖 8 Ingersoll 公司 AFP 機床 Mongoose 

2、高生產(chǎn)率AFP設(shè)備 

       提高 ATL/AFP 機床鋪放生產(chǎn)率是目前 ATL/AFP 機床最新發(fā)展的最基本趨勢，其釆用的技術(shù)途徑主要是通過提升自動化、高速化和鋪放工藝集成復(fù)合化水平來取得高鋪放生產(chǎn)率。此外，一些大型 ATL/AFP 機床制造商將大型金切數(shù)控機床雙龍門雙主軸頭并行加工思想同樣應(yīng)用在ATL/AFP 機床上，向用戶提供高鋪放生產(chǎn)率的雙龍門雙鋪放頭 ATL/AFP 機床。在宇航和國防工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，ATL/AFP 機床取得 25~50 kg/hr 鋪放生產(chǎn)率應(yīng)算是為高鋪放生產(chǎn)率了。但對完全商品化（通常指非宇航和國防工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的普通民用工業(yè)）應(yīng)用領(lǐng)域而言，這種鋪放生產(chǎn)率仍然不能滿足用戶的實際需求。為此，在普通民用工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，人們釆用了另一種技術(shù)途徑：通過使用先進的更大質(zhì)量的纖維束料來取得 AFP 機床高鋪放生產(chǎn)率。宇航和國防工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的 AFP 機床，典型多使用 12K 根獨立長纖維組成一根“纖維束”結(jié)構(gòu)的復(fù)材料。而用於風(fēng)力發(fā)電設(shè)備風(fēng)力渦輪葉片制造的 AFP 機床，已出現(xiàn)趨向使用 24K 纖維束復(fù)材，以提高 AFP 機床鋪放生產(chǎn)率。釆用更大質(zhì)量纖維束則是民用工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 ATL/AFP 機床發(fā)展的一種新趨勢。 

       美國 Entec 公司開發(fā)的用於大型民用風(fēng)力渦輪發(fā)電機復(fù)材葉片制造的 AFP 機床（圖 9），則使用 150K“纖維束”、 束寬 18mm。鋪絲頭設(shè)計為能容納 32 根纖維束，即鋪放復(fù)材束帶寬達 576mm， 且每根纖維束均可單獨實現(xiàn)控制，鋪放精度可達±1mm，鋪放生產(chǎn)率 341kg/hr。在某些鋪放應(yīng)用場合中，如果 32 根纖維束始終都被使用，此時實際上是已將 AFP 機床轉(zhuǎn)變?yōu)?nbsp;ATL 機床使用，則甚至可取得 680kg/hr 高鋪放生產(chǎn)率。這種高鋪放生產(chǎn)率 AFP 機床供料卷軸一次可提供長達 2200m纖維束。 

圖 9 Entec 公司大型風(fēng)輪機槳葉復(fù)材構(gòu)件 AFP 機床 

Entec 公司這種高鋪放生產(chǎn)率 AFP 機床，由於纖維束帶質(zhì)量較大，不使用傳統(tǒng)的超聲波型剪切刀，改用工業(yè)激光切割技術(shù)來實現(xiàn)對單獨纖維束或整個纖維束帶切割，但要求預(yù)浸料纖維束背料具有吸收激光能量的能力。應(yīng)指出的是，Entec 公司這種高鋪放生產(chǎn)率 AFP 機床實際上已是一種高專利性的鋪放設(shè)備。 

把握時機 研發(fā)大型ATL/AFP機床 

目前，我國正在啟動實施大飛機重大項目，并規(guī)劃要釆用一定數(shù)量的復(fù)合材料整體構(gòu)件（規(guī)劃其重量比可達約 25%）。為此，對 ATL/AFP 機床提出了迫切需要。而我國在大型 ATL/AFP 機床研制、生產(chǎn)和實際工業(yè)應(yīng)用等基本上還處於起步階段，與國際先進水平相比，仍存有較大差距。 同時，國家已將大型 ATL/AFP 機床列入數(shù)控重大專項研制設(shè)備之類。因此，國內(nèi)有實力的大型數(shù)控機床制造企業(yè)應(yīng)關(guān)注大型 ATL/AFP 機床技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，抓住難得歷史性發(fā)展時機，投入必要的人力和物力盡快奮力研發(fā)自動鋪帶頭/自動鋪絲頭關(guān)鍵功能部件以及國產(chǎn)大型 ATL/AFP 機床，以滿足國內(nèi)航空飛機制造業(yè)的實際迫切需要，并盡快趕上國際先進水平。