Kalifornský výrobce ACPT Inc. spolupracoval s dodavatelem stroje na vytvoření inovativní poloautomatické výrobní linky vybavené automatickým navíjecím strojem na vlákna. #workinprogress #Automatizace
Hnací hřídele ACPT z uhlíkových vláken se používají v řadě průmyslových odvětví. Zdroj fotografií, všechny obrázky: Roth Composite Machinery
Po mnoho let se výrobce kompozitních materiálů Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, Kalifornie, USA) zavázal k vývoji a zdokonalování designu svého kompozitního materiálu z uhlíkových vláken hnací hřídele a kompozitního materiálu z uhlíkových vláken nebo velké kovové trubky spojující přední a zadní části Systém pohonu pod většinou vozidel. Ačkoli se tyto multifunkční komponenty původně používaly v automobilovém průmyslu, jsou také široce používány v námořních, komerčních, větrných, obranných, leteckých a průmyslových aplikacích. V průběhu let ACPT zaznamenala neustálý nárůst poptávky po hnacích hřídelích z kompozitních uhlíkových vláken. Jak poptávka stále rostla, ACPT uznala potřebu vyrábět větší počet hnacích hřídelí s vyšší efektivitou výroby – stovky stejných hřídelí každý týden – což vedlo k novým inovacím v automatizaci a nakonec k zřízení nových zařízení.
Podle ACPT je důvodem zvýšené poptávky po hnacích hřídelích to, že hnací hřídele z uhlíkových vláken mají ve srovnání s kovovými hnacími hřídeli jedinečnou kombinaci funkcí, jako je vyšší točivý moment, vyšší otáčky, lepší spolehlivost, nižší hmotnost a mají tendenci aby se při velkém nárazu rozložila na relativně neškodná uhlíková vlákna a snížila hluk, vibrace a drsnost (NVH).
Kromě toho se ve srovnání s tradičními ocelovými hnacími hřídeli uvádí, že hnací hřídele z uhlíkových vláken v osobních a nákladních vozidlech mohou zvýšit výkon zadních kol vozidel o více než 5 %, zejména díky lehčí rotující hmotě kompozitních materiálů. Ve srovnání s ocelí může lehká hnací hřídel z uhlíkových vláken absorbovat více nárazů a má vyšší kapacitu točivého momentu, což může přenášet větší výkon motoru na kola, aniž by došlo k prokluzování nebo oddělení pneumatik od vozovky.
Společnost ACPT již mnoho let vyrábí hnací hřídele z kompozitních uhlíkových vláken prostřednictvím navíjení vláken ve svém závodě v Kalifornii. Pro rozšíření na požadovanou úroveň je nutné zvětšit rozsah zařízení, zlepšit výrobní zařízení a zjednodušit procesní řízení a kontrolu kvality přesunem odpovědnosti z lidských techniků na automatizované procesy v maximální možné míře. Za účelem dosažení těchto cílů se ACPT rozhodla vybudovat druhé výrobní zařízení a vybavit jej vyšší úrovní automatizace.
ACPT spolupracuje se zákazníky v automobilovém, obranném, námořním a průmyslovém průmyslu na návrhu hnacích hřídelí podle jejich potřeb.
ACPT zřídilo toto nové výrobní zařízení v Schofield, Wisconsin, USA, aby minimalizovalo přerušení výroby hnacích hřídelí během 1,5letého procesu navrhování, konstrukce, nákupu a instalace nových továren a výrobního zařízení, z nichž 10 měsíců je věnováno stavebnictví, dodávka a montáž systémů automatického navíjení vláken.
Každý krok procesu výroby kompozitního hnacího hřídele je automaticky vyhodnocen: navíjení vlákna, obsah pryskyřice a kontrola smáčení, vytvrzování v peci (včetně řízení času a teploty), odstranění dílů z trnu a zpracování mezi jednotlivými kroky Proces trnu. Avšak kvůli rozpočtovým důvodům a potřebě méně stálého mobilního systému ACPT, který by v případě potřeby umožňoval omezený počet experimentů v oblasti výzkumu a vývoje, odmítla jako možnost použít nadzemní nebo stojací portálové automatizační systémy.
Po jednání s více dodavateli byl konečným řešením dvoudílný výrobní systém: dvouosý automatický navíječ vláken typu 1 s více navíjecími vozíky od Roth Composite Machinery (Stephenburg, Německo) Systém navíjení; Navíc se nejedná o pevný automatizovaný systém, ale o poloautomatický systém manipulace s vřetenem navržený společností Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, USA).
ACPT uvedl, že jednou z hlavních výhod a požadavků systému navíjení vláken Roth je jeho osvědčená schopnost automatizace, která je navržena tak, aby umožňovala výrobu dílů dvěma vřeteny současně. To je zvláště důležité vzhledem k tomu, že vlastní hnací hřídel ACPT vyžaduje mnoho změn materiálu. Aby bylo možné automaticky a ručně řezat, navlékat a znovu spojovat různá vlákna při každé změně materiálu, Rothova funkce Roving Cut and Attach (RCA) umožňuje navíjecímu stroji automaticky měnit materiály prostřednictvím několika výrobních vozíků. Technologie Roth pryskyřičné lázně a technologie tažení vláken může také zajistit přesný poměr smáčení vlákna k pryskyřici bez přesycení, což umožňuje navíječi běžet rychleji než tradiční navíječe, aniž by se zbytečně plýtvalo pryskyřicí. Po dokončení navíjení navíjecí stroj automaticky odpojí trn a díly od navíjecího stroje.
Samotný navíjecí systém je automatizovaný, ale stále ponechává velkou část zpracování a pohybu trnu mezi jednotlivými výrobními kroky, které se dříve prováděly ručně. To zahrnuje přípravu holých trnů a jejich připojení k navíjecímu stroji, přemístění trnu s navinutými částmi do pece za účelem vytvrzení, přemístění trnu s vytvrzenými částmi a odstranění částí z trnu. Jako řešení vyvinula společnost Globe Machine Manufacturing Co. proces zahrnující řadu vozíků navržených pro umístění trnu umístěného na vozíku. Rotační systém ve vozíku se používá k umístění trnu tak, aby se mohl pohybovat dovnitř a ven z navíječe a extraktoru a nepřetržitě se otáčet, zatímco jsou díly smáčeny pryskyřicí a vytvrzovány v peci.
Tyto vozíky s vřetenem se pohybují z jedné stanice na druhou, za pomoci dvou sad pozemních dopravníkových ramen – jedna sada na navíječce a druhá sada v integrovaném extrakčním systému – s trnem Vozík se pohybuje koordinovaným způsobem a bere zbývající osa ke každému procesu. Vlastní sklíčidlo na vozíku automaticky upne a uvolní vřeteno v koordinaci s automatickým sklíčidlem na stroji Roth.
Sestava přesné dvouosé nádrže na pryskyřici Roth. Systém je navržen pro dva hlavní hřídele z kompozitních materiálů a dopravován do vyhrazeného vozu na navíjení materiálu.
Kromě tohoto systému přenosu trnu poskytuje Globe také dvě vytvrzovací pece. Po vytvrzení a extrakci trnu jsou díly přeneseny do přesného délkového řezacího stroje, následuje numerický řídicí systém pro zpracování konců trubek a poté čištění a nanášení lepidla pomocí lisovacích tvarovek. Testování točivého momentu, zajištění kvality a sledování produktu jsou dokončeny před zabalením a odesláním pro koncové zákazníky.
Podle ACPT je důležitým aspektem procesu jeho schopnost sledovat a zaznamenávat data, jako je teplota zařízení, úroveň vlhkosti, napětí vlákna, rychlost vlákna a teplota pryskyřice pro každou skupinu vinutí. Tyto informace se ukládají pro systémy kontroly kvality produktu nebo sledování výroby a umožňují operátorům upravit výrobní podmínky, když je to nutné.
Celý proces vyvinutý společností Globe je popsán jako „poloautomatizovaný“, protože lidský operátor stále musí stisknout tlačítko k zahájení procesní sekvence a ručně přesunout vozík do a z trouby. Podle ACPT si Globe do budoucna představuje vyšší stupeň automatizace systému.
Rothův systém zahrnuje dvě vřetena a tři nezávislé navíjecí vozy. Každý navíjecí vozík je určen pro automatickou dopravu různých kompozitních materiálů. Kompozitní materiál se nanáší na obě vřetena současně.
Po prvním roce výroby v novém závodě ACPT oznámila, že zařízení úspěšně prokázalo, že může dosáhnout svých výrobních cílů a zároveň šetřit práci a materiály a poskytovat trvale vysoce kvalitní produkty. Společnost doufá, že bude znovu spolupracovat s Globe a Roth na budoucích projektech automatizace.
For more information, please contact ACPT President Ryan Clampitt (rclamptt@acpt.com), Roth Composite Machinery National Sales Manager Joseph Jansen (joej@roth-usa.com) or Advanced Composite Equipment Director Jim Martin at Globe Machine Manufacturing Co. (JimM@globemachine.com).
Po více než 30 letech vývoje se integrace in-situ chystá splnit svůj slib eliminovat spojovací prvky a autoklávy a realizovat integrované multifunkční tělo.
Požadavky na vysoký objem jednotky a nízkou hmotnost krytů baterií elektrických autobusů podpořily vývoj specializovaných systémů z epoxidové pryskyřice TRB Lightweight Structures a automatizovaných linek pro výrobu kompozitů.
Průkopník neautoklávového zpracování v leteckých aplikacích odpověděl kvalifikovaně, ale nadšeně: Ano!
Čas odeslání: srpen-07-2021