В последние годы требования к легкости, прочности и экологичности конструкций в машиностроении, транспорте и архитектуре резко возросли. Одним из самых перспективных ответов на эти вызовы стала технология криволинейной гибки (curve folding) — формование по кривой, или «индустриальное оригами». Эта технология, разработанная шведской компанией StilFold, позволяет создавать сложные пространственные детали из листового металла без дорогостоящей оснастки, сокращая количество операций, снижая вес и повышая прочность изделий.
Принцип криволинейной гибки
Криволинейная гибка (Curve folding) — это процесс, при котором листовой металл сгибается по сложным криволинейным траекториям с помощью специализированных машин и роботизированных систем. В отличие от классической гибки, где линии сгиба всегда прямые, криволинейная гибка позволяет создавать детали с изогнутыми, пространственными формами. Нечего и говорить, что это новейший технологический процесс. Более того, это новый подход к обработке листовых заготовок, новое производственное мышление.
«Когда начинаешь сгибать по кривой, происходят удивительные вещи», — Йонас Нюванг, CEO компании StilFold из Швеции.
Технология StilFold: от идеи до промышленного внедрения
Ключевой элемент — машина StilWorks, оснащённая тремя рычагами: верхний держит ролик для создания сгиба, два нижних — формовочные ролики. Управление процессом осуществляется через CAD/CAM-платформу StilWare, которая позволяет проектировать оптимальные траектории сгиба с учётом свойств материала.
«Платформа StilWare очень важна, потому что она позволяет находить такие изогнутые геометрии, которые можно согнуть. Если не согласовать геометрию с материалом, процесс curve folding просто не сработает», — Йонас Нюванг.
Криволинейная гибка реализует принципы пространственной жёсткости, известные в инженерии как «эффект ребра» и «геометрическое упрочнение». Изогнутые сгибы создают 3D-структуру, которая распределяет нагрузки по всей детали, минимизируя локальные концентрации напряжений.
«В отличие от плоских поверхностей или прямых сгибов, изогнутые геометрии эффективнее сопротивляются деформациям при изгибе или сжатии. Это связано с повышенной геометрической жёсткостью изогнутых поверхностей», — из технического документа StilFold.
Таблица 1. Сравнение распределения напряжений
| Тип сгиба | Локализация напряжений | Распределение нагрузки | Жёсткость конструкции |
|---|---|---|---|
| Прямой | Высокая | Неравномерное | Средняя |
| Криволинейный | Низкая | Равномерное | Высокая |
Преимущества криволинейной гибки
- Повышенная прочность: Криволинейные сгибы создают пространственную жёсткость, что позволяет использовать более тонкие листы без потери прочности.
- Экономия материала: Детали формируются из цельного листа, сокращая количество сварных швов и отходов.
- Гибкость проектирования: Роботизированное управление и цифровое моделирование позволяют создавать детали сложной формы.
- Снижение веса: Использование тонких листов и минимизация соединений делают изделия легче.
- Экологичность: Меньше операций, меньше отходов, возможность использования переработанного металла.
Таблица 2. Сравнение криволинейной гибки с классической
| Параметр | Классическая гибка | Криволинейная гибка |
|---|---|---|
| Радиус изгиба | >3 толщин листа | 1,5–2 толщины листа |
| Необходимость штампов | Да | Нет, цифровое управление |
| Количество операций | Много | Минимально, часто за 1 установку |
| Повторяемость | Средняя | Высокая (роботизация) |
| Возможность автоматизации | Ограничена | Полная |
| Минимальный вес изделия | Средний | Минимальный |
Применение: от электроскутеров до архитектуры
Первым промышленным продуктом, созданным с помощью curve folding, стал электроскутер StilRide. Благодаря новой технологии количество деталей рамы удалось сократить более чем вдвое, а вес — до 8,9 кг при использовании нержавеющей стали.
«Это нержавеющая сталь, так что материал не самый лёгкий, но весит рама всего 8,9 кг», — Туе Бейер, технический директор StilFold.
Технология уже тестируется в автомобильной, авиационной, архитектурной и потребительской отраслях. Например, кузовные панели электромобилей, архитектурные фасады, элементы интерьера и даже мебель.
Технические детали и ограничения
- Толщина листа: до 4 мм (сталь, нержавейка, алюминий, титан).
- Минимальный радиус сгиба: 1,5–2 толщины листа (зависит от материала).
- Материалы: лучше всего подходят пластичные сплавы; высокопрочные стали также успешно тестировались (до 1700 МПа).
- Габариты: ширина заготовки — до 1,25 м, длина ограничена грузоподъёмностью робота.
- Ограничения: требуется точное моделирование, не все алюминиевые сплавы подходят, возможны локальные утонения при неправильной настройке.
Таблица 3. Ограничения и параметры процесса
| Параметр | Значение/Ограничение |
|---|---|
| Толщина листа | до 4 мм |
| Ширина заготовки | до 1,25 м |
| Материалы | Сталь, нержавейка, алюминий, титан |
| Прочность материала | до 1700 МПа |
| Минимальный радиус | 1,5–2 толщины листа |
| Требования к пластичности | Высокие |
Программное обеспечение и автоматизация
Процесс криволинейной гибки невозможен без интеграции CAD/CAM и цифрового двойника. Платформа StilWare позволяет:
- Проектировать детали с учётом свойств материала и ограничений по гибке.
- Моделировать распределение напряжений и деформаций.
- Оптимизировать последовательность сгибов для минимизации остаточных напряжений.
- Автоматически генерировать управляющие программы для роботов.
Перспективы развития
- Интеграция с аддитивными технологиями: создание гибридных конструкций.
- Разработка новых материалов: расширение ассортимента применяемых сплавов.
- Автоматизация и ИИ: оптимизация траекторий и параметров формования в реальном времени.
- Образовательные программы: обучение инженеров и дизайнеров мышлению в кривых сгибах.
«Мы работаем с 10 клиентами из разных отраслей: автомобилестроение, спецтехника, аэрокосмическая отрасль, архитектура, потребительские товары», — Йонас Нюванг.
Станкам быть
В настоящий момент станки StilFold уже внедряются на нескольких предприятиях в Европе. Проводятся испытания и прототипирование, К 2026 году планируется продавать машины по всему миру.
Сейчас StilFold разрабатывает два типа машин: стандартную для прототипирования и малых серий, а также настраиваемую для OEM и крупносерийного производства. Такие машины будут иметь специальные рабочие зоны и оснастку под конкретные продукты.
Эти машины, конечно, не смогут конкурировать по скорости с пресс-штамповкой, но если они упрощают производство — меньше деталей, меньше материала, меньший вес, проще сборка — curve folding может занять свою нишу, особенно с приходом нового поколения инженеров.
Заключение
Криволинейная гибка (Curve folding) — это не просто новый способ гибки металла, а целая философия проектирования и производства. Технология открывает путь к созданию лёгких, прочных и экологичных изделий, сокращая производственные издержки и расширяя возможности инженеров и дизайнеров. На сегодняшний день это новейший подход в обработке листового металла. Будем следить за развитием этой технологии.
Источники:
- The Fabricator, August 2025, Tim Heston, “MIND THE Curve: Uncovering the potential of curve folding”
- StilFold AB
- StilRide
- Swedish scooter maker curves sheet metal with sustainability in mind