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CAD/CAM裁剪系统在复合材料加工过程中的使用

复合材料制品的加工涉及样板开发、排料、裁割、备料、组装等过程。样板开发主要是指创建2D样板，以便进行后道加工。复合材料的价格通常比较高，所以排料的好坏对于企业的成本控制意义重大。裁割精确性要求视乎复合材料的加工过程和应用范围。通常来说，某些干料在裁割好之后还能加以修整，而某些昂贵的需冷冻贮存的预浸料就对棱边的裁割质量要求非常高。高超的加工技术更有利于后道工序的开展。

针对研发、样品原型制作、生产等工作流程各个环节中大大小小的问题，作为世界领先的CAD/CAM供应商，美国格柏科技（Gerber Technology）为这方面的需求进行了40年的探索，为各种类型的加工企业提供了不断创新的解决方案。

样板开发和排料

复合材料不同，其加工过程也有差异。针对涉及样板开发和排料的复合材料，传统的做法还是以手工操作为主。其弊端在于，首先，操作人员的经验丰富与否决定了样板的好坏和材料利用率的高低 ；其次，手工操作难以控制结果的稳定性，多次操作的结果可能差异甚小，也可能完全不同。这样一来，生产人员不得不针对每一个排版图做相应的调整，影响了生产过程的流畅性且效率不高。

如果样板开发和排料的过程可以实现自动化，上述难题也就迎刃而解。目前，有些企业已经在使用CATIA、ProEngineer、Unigraphics、AutoCAD等软件设计3D样板，再展开为2D样板图。之后，打印2D图纸用于排料及裁割。对于这两道工序，格柏科技的CAD系统提供了卓有成效的解决方案。

样板设计、排料软件AccuMark既能直接创建新的电子样板，也可对已有实物样板（模板：如纸样、板卡及塑料板）进行和修改。对于已有的实物样板，借助格柏输入设备，比如数字读图板Digitizer和样板扫描仪AccuScan的强大的读图功能，可以很方便地将其转成电子文档，并导入AccuMark系统进行和修改。使用AccuMark制作排版图时可查看材料利用率。电子文件更容易保存，即使遇到类似火灾、水灾等，也可以更好地保存企业的资料和心血，损失更低。此外，在信息化极为发达的今天，数据化的电子样板打破了地域约束，更利于快速传播，加快工作进程。智能自动排料系统AccuNest软件可对排版图进行优化，快速、省料，它可在设定的时间内提供多种排版图优化方案，还可实现无人操作，为企业节约人工成本。CutWorks软件也能提供样板设计和排料，其功能可以独立分布在各个软件模块内，用户可以根据自己的需要进行个性化配置。

很多企业依靠CAD出排版图，再手工裁剪。所有的2D样板设计完成之后，可用绘图机出1:1纸样，便于资料保存和试生产时检视及控制裁割路径。格柏科技有多款宽幅喷墨绘图机或者宽幅笔式绘图及裁割机。一般来说，喷墨绘图机对于样板小、排列较密集的样板排版图输出效率更高，而笔式绘图机对于样板大、线条排列较稀疏的样板的输出效率更高。此外，还有可以直接切割样板的笔式绘图机，绘图、切割两不误。

裁割

传统的裁割作业以手工辅以简单器械操作为主，比如剪刀、打孔刀、电剪刀等，当然也有部分企业使用冲床进行操作。如何才能在最短的时间内获得最佳精度、最高效率和材料利用率？手工操作很难精确控制，操作人员的技术水平高低、工作时的精神状态等都会影响裁片质量。时间也是一个重要因素，越是急于追求更高产值，次品率也越高。与手工裁割相比，自动裁割的速度最快可达5倍 ；与冲床相比，自动裁割产生的废料要少得多，更不需要经常更换刀模。

受复合材料特性的限制，很多加工商采用单层裁剪的方式。格柏单层自动裁割系列有着广泛的应用，通过这些系统，可实现自动化裁割玻璃纤维、碳纤维、预浸料、涂层面料等，应用在航空航天、风力发电、造船、医疗设备等领域。

DCS 1500裁床能满足设计师和制作人员的特殊要求，主要用于样品制作和小批量生产。它占地面积小，具有内置式真空吸附系统，并配有简单的裁割工具，这些工具大多是企业已经在用的或者手工生产需要用到的。与DCS 1500裁床配套的CutWorks软件允许用户从C需要指出的是配方的适用范围不只限于下面举出的例子ATIA、SolidWorks、PRO/E甚至AutoCAD等多种CAD系统导入2D样板图。只要轻点鼠标，样板排版就能以人机交互形式或者全自动形式完成，也可将指令直接输入到正在高速作业的裁床中。

此外，预打标功能也是DCS 1500的标准配置，便于裁片溯源，使样片和位于美国内华达州的lithium nevada项目识别及备料与裁割同步完成。使用DCS 1500裁床和CutWorks软件，从手工转成自动化裁割易如反掌。位于苏格兰的D中国是世界纺织大国owty Aerospace Propellers公司主要为航空器、航空器适用的复合材料部件及设备、航空器设备的制造和维修提供产品和服务，DCS 1500是他们的最喜爱的自动裁割工具。

DCS 2500的特点基本与DCS 1500相同，所不同的是，DCS 2500有多种规格的长度、宽度、高度和配置，可实现个性化配置。另外，DCS 2500还具有分区域裁割模式，可裁割不同的材料、样板或排版图。意大利南部的CAM公司主要加工碳预浸料、凯夫拉尔、玻璃纤维等材料用于制造航空航天合成材料部件。他们对DCS 2500裁床钟爱有加。

格柏DCS 2500是复合材料裁剪的主要系统之一

最新推出的履带式DCS 3600/3600L裁床过窗次数少，真空系统的改进和电子调节刀具压力技术的引入使得裁割速度更快，效率更高，精确性和灵活性也更出色。

当然，对于某些比较容易处理的复合材料，格柏多层自动裁割系统同样能够胜任。

GT朔州xL履带式裁床应用格柏尖端科技振动刀技术，可进行真空压缩后高达2.5厘米（1英寸）厚的中低层材料的裁割。履带式裁割台面可自动从铺布台、铺布机或送料机转移物料至裁割区测量仪器，并将裁片移至捆包区

Z7裁床是高精度、高生产力、高性能自动裁割系统的典范。Z7能精确裁割各种复杂形状、多种尺寸的孔及剪口，裁割双层复合材料、三层复合材料、泡绵等也易如反掌。Z7还配备了增强型刀智能和快速更换钻头功能，确保裁割精度和打孔质量。

CAD开发和CAM裁剪系统的应用前景

对于涉及预浸料、喷涂层、真空包装等生产过程或者碳纤维、玻璃纤维增强复合材料等的应用，所由于以上独特的纳米结构和优良的性能有这些生产过程都需要简单的排版和裁割。许多公司正在使用格柏的排料和自动裁割技术，将其应用于碳纤维自行车车架、复合材料钓鱼竿和高尔夫球杆等加工过程。在这些产品的生产过程中，排料和裁割作业依然先于下游的操作，其效率的高低直接影响到整个生产线的效率。

在高性能复合材料领域，飞机的整流罩、机翼、座椅结构、盥洗室等多种部件，甚至连喷气发动机、直升飞机的螺旋桨叶片都是用复合材料设计制作的。据英国《飞行国际》杂志报道，GKN航空航天公司正在提升其碳纤维复合材料专业技术水平，力求实现大规模自动化生产，提高可靠性。GKN总裁Marcus Bryson预期，GKN公司今年的销售额将达20亿美元，在2007年16亿美元销售额的基础上增长近1/4。复合材料的增长机遇在下一代单通道客机及发动机中，必将为减重及降低成本做出巨大贡献。碳纤维复合材料在汽车工业（包括幼儿床私家车和高性能赛车）中的使用比例不断上升，必将成为主流。

某种程度上来说，无论公司大小，只要涉及复合材料制品，都可以利用自动样板排版的精确性获得最佳物料利用率，尽可能减少对贵重材料的浪费；无论作业复螺丝刀杂与否，CAD和CAM自动裁剪系统都能提供相应的设备支持。