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【機器人】碳纖維“機器人外科醫生”上崗,革命性機器人自動纏繞技術守護能源管線安全

 近日,英國復合材料技術領先企業Cygnet Texkimp與曼徹斯特大學聯合研發出一種高速機器人纏繞機,目前正應用于加拿大現有石油和天然氣管道的升級改造工程。

該設備名為“多軸纏繞機”,已獲加拿大管道技術公司TCI采用,作為其整體解決方案的一部分,旨在為現有管道包裹碳纖維復合材料層,以顯著降低泄漏風險,并提升管道的長期安全性與性能。

 

一臺研發規格的多軸纏繞機樣機已于2025年2月交付至TCI位于阿爾伯塔省的總部,用于樣品生產、工藝驗證以及結合其專利樹脂基體材料進一步優化方法。此后,TCI又訂購了該技術的全尺寸版本,目前正在Cygnet Texkimp的英國創新中心建造,預計將于2026年初交付。

 

TCI創始人兼首席執行官Larry Young解釋道:“通過用我們專有的碳纖維復合材料套管包裹管道,可以有效抑制潛在的泄漏和破裂,降低爆炸風險。這樣一來,我們既能消除對土壤和水源的污染風險及其對生態系統和社區的影響,同時又能提升高風險區域管道的完整性、延長其使用壽命并改善監控能力。我們的技術安裝時無需停產,只需按照管道完整性開挖的法規要求,先將壓力降至安全操作水平即可。”

Cygnet Texkimp的多軸纏繞機最初是為了高速、大批量且精準地在靜態芯模上鋪設纖維,以快速制造大型、連續且彎曲的部件(如管道和結構梁)而開發的。其他應用領域還包括航空航天業的飛機機翼梁和汽車防撞結構。它是該公司“3D纏繞機”的姊妹技術,兩者原理相同,但后者安裝在機器人上而非線性軌道,從而能實現更靈活的纏繞幾何形狀。多軸纏繞機主要針對生產效率進行了優化,使制造商能夠快速、大批量地制造部件。這兩項技術均是Cygnet Texkimp與曼徹斯特大學合作的成果,基于該校材料學院的原型機,并于2018年由Cygnet Texkimp實現了產業化。

 

TCI訂購的多軸纏繞機將放置于一個特制的、經過改裝的支護箱內,該設備稱為“TCI-CRAWLER™”。作業時,它被下放到管道trench中,在執行纏繞作業創造理想環境的同時,保護管道、技術設備和操作人員。這臺全電機型將配備一個54英寸的可開合纏繞環,能夠打開并安裝在靜態管道外圍,隨后沿管道移動并同步進行纏繞。該系統還經過定制設計,可在纏繞過程中自動實現多軸纏繞機在管道上的對中和調平,并能適應管道幾何形狀和地面地形的變化。