Разработка и оптимизация производства хоккейной клюшки для В. В. Путина для компании «ЗаряД»
Проект реализован для компании «ЗаряД» — первого в России завода по производству хоккейных клюшек для всех возрастных категорий и уровней игры. Компания основана трёхкратным чемпионом мира и пятикратным обладателем Кубка Гагарина Данисом Зариповым. Клюшки «ЗаряД» известны в том числе тем, что их используют на высоком уровне. Это та самая компания, которая делает клюшки для В.В. Путина!
Ключевой особенностью продукции «ЗаряД» является композитное производство — единственная современная технология, позволяющая добиться необходимой лёгкости, жёсткости и высокого качества изделий. Однако в России накоплено сравнительно мало опыта массового и экономически эффективного композитного производства, а также недостаточно проработаны вопросы, связанные с полимерными композитными материалами, технологиями формовки и отверждения.
В результате компания столкнулась с рядом производственных сложностей: нестабильностью технологического процесса из‑за недостаточного понимания физических процессов, протекающих в форме, а также с появлением внутренних дефектов (разрушение пера, изломы и другие недопустимые отклонения), снижавших эксплуатационные характеристики клюшек и стабильность качества при серийном выпуске.
В 2018 году к решению этих проблем были привлечены специалисты «Нова‑Инжиниринг». Опираясь на опыт работы с композитным центром КАИ‑Туполева и ведущими предприятиями, применяющими препреговую технологию, эксперты провели сквозное моделирование как самого процесса производства, так и виртуальных испытаний клюшек. Целью было выявить слабые места и, главное, установить причины возникновения дефектов. Для расчётов использовались программные комплексы ESI PAM‑COMPOSITES и ESI Virtual Performance Solution (VPS), позволяющие учитывать внутренние дефекты и анализировать поведение изделия на всех этапах — от выкладки слоёв до эксплуатации.
ЗАДАЧА
- устранить нестабильность технологического процесса при массовом производстве композитных хоккейных клюшек;
- выявить причины образования внутренних дефектов (в том числе разрушения пера и изломов), приводящих к снижению эксплуатационных характеристик изделий;
- понять физические процессы, происходящие в форме при формовке и отверждении композита, чтобы управлять качеством продукции;
- смоделировать различные сценарии эксплуатации клюшки — в первую очередь, условия «встречи» клюшки и шайбы, чтобы определить критические зоны нагружения;
- локализовать наиболее уязвимые участки конструкции (в частности, стыки слоёв композита) и ошибки, возникающие при выкладке материала;
- обеспечить воспроизводимость качества при серийном производстве и повысить надёжность изделий;
- использовать опыт работы с препреговыми технологиями и компетенциями композитного центра КАИ‑Туполева для адаптации расчётных методик к условиям реального производства;
- сформировать рекомендации по корректировке технологических параметров и схемы выкладки слоёв для минимизации дефектов;
- подтвердить эффективность расчётных подходов путём сквозного анализа: от производства до виртуальных испытаний.
РЕШЕНИЕ
- выполнен сквозной анализ жизненного цикла изделия: от этапа выкладки композитных слоёв до условий эксплуатации, включая ударные нагрузки;
- моделирование технологических процессов проведено в ПО ESI PAM‑COMPOSITES — это позволило детально воспроизвести процессы формовки, отверждения и выявить зоны потенциальных дефектов, связанных с укладкой материала;
- виртуальные испытания и анализ эксплуатационного поведения клюшки выполнены в ПО ESI VPS, где моделировались различные варианты контакта клюшки с шайбой и определялись критические зоны на стыке слоёв;
- выявлены типичные ошибки при выкладке композита, приводящие к расслоению и локальным ослаблениям конструкции;
- определены наиболее нагруженные и уязвимые участки изделия (включая перо клюшки), где вероятность разрушения максимальна;
- на основе расчётных данных сформированы рекомендации по изменению схемы выкладки слоёв, корректировке параметров формовки и отверждения, а также по контролю качества на ключевых операциях;
- методики моделирования адаптированы под реальные условия производства на заводе «ЗаряД», с учётом ограничений по себестоимости и производительности линии;
- обеспечена интеграция расчётных рекомендаций в производственный процесс, включая обучение персонала и внедрение контрольных критериев для оценки качества выкладки и стабильности процесса.
РЕЗУЛЬТАТЫ
- устранена значительная часть причин нестабильности технологического процесса за счёт понимания и контроля физических явлений в форме при формовке и отверждении;
- снижено количество внутренних дефектов (расслоений, локальных ослаблений), что повысило надёжность клюшек и снизило долю брака;
- выявлены и локализованы критические зоны конструкции (в первую очередь на стыке слоёв и в области пера), где ранее возникали разрушения и изломы;
- оптимизирована схема выкладки композитных слоёв и скорректированы технологические параметры формовки и отверждения;
- подтверждена работоспособность расчётных моделей: виртуальные испытания в ESI VPS адекватно отражали реальные сценарии нагружения (включая удар шайбы), а моделирование в ESI PAM‑COMPOSITES позволило прогнозировать дефекты, связанные с укладкой материала;
- достигнута более высокая воспроизводимость качества при массовом выпуске клюшек, что позволило обеспечить стабильные эксплуатационные характеристики продукции;
- использован и масштабирован опыт работы с препреговыми технологиями и компетенциями композитного центра КАИ‑Туполева применительно к серийному производству спортивного инвентаря;
- проект подтвердил эффективность комплексного подхода: сочетание моделирования технологического процесса (PAM‑COMPOSITES) и эксплуатационных испытаний (VPS) позволяет системно улучшать качество композитных изделий;
- продукция компании «ЗаряД» укрепила репутацию как надёжного производителя композитных клюшек, в том числе используемых на высоком уровне.
