El fabricant de Califòrnia ACPT Inc. va treballar amb el proveïdor de màquines per establir una innovadora línia de producció semiautomàtica equipada amb una màquina automàtica de bobinat de filaments.#workinprogress #automatització
Els eixos d'accionament compostos de fibra de carboni d'ACPT s'utilitzen en diverses indústries.Font de la foto, totes les imatges: Roth Composite Machinery
Durant molts anys, el fabricant de materials compostos Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, Califòrnia, EUA) s'ha compromès a desenvolupar i perfeccionar el disseny del seu material compost d'eix d'accionament compost de fibra de carboni-fibra de carboni o tub de metall gran que connecta el parts davanteres i posteriors El sistema de conducció sota la majoria dels vehicles.Encara que inicialment s'utilitzen en l'àmbit de l'automoció, aquests components multifuncionals també s'utilitzen àmpliament en aplicacions marines, comercials, eòliques, de defensa, aeroespacials i industrials.Al llarg dels anys, ACPT ha vist un augment constant de la demanda d'eixos motrius compostos de fibra de carboni.A mesura que la demanda continuava creixent, l'ACPT va reconèixer la necessitat de fabricar un nombre més gran d'eixos de transmissió amb majors eficiències de fabricació —centenars dels mateixos eixos cada setmana— que va comportar noves innovacions en l'automatització i, en definitiva, l'establiment de noves instal·lacions.
Segons ACPT, la raó de l'augment de la demanda d'eixos de transmissió és que els eixos de transmissió de fibra de carboni tenen una combinació única de funcions en comparació amb els eixos d'accionament metàl·lics, com ara una major capacitat de parell, capacitats de RPM més altes, millor fiabilitat, pes més lleuger i tendeix. per descompondre's en fibra de carboni relativament inofensiva sota alt impacte i reduir el soroll, la vibració i la rugositat (NVH).
A més, en comparació amb els eixos de transmissió d'acer tradicionals, s'informa que els eixos de transmissió de fibra de carboni dels cotxes i camions poden augmentar la potència de les rodes posteriors dels vehicles en més d'un 5%, principalment a causa de la massa giratòria més lleugera dels materials compostos.En comparació amb l'acer, l'eix motriu de fibra de carboni lleuger pot absorbir més impacte i tenir una capacitat de parell més gran, que pot transmetre més potència del motor a les rodes sense fer que els pneumàtics llisquin o se separen de la carretera.
Durant molts anys, ACPT ha estat produint eixos d'accionament compostos de fibra de carboni mitjançant bobinats de filaments a la seva planta de Califòrnia.Per tal d'ampliar-se al nivell requerit, és necessari augmentar l'escala de les instal·lacions, millorar els equips de producció i simplificar el control de processos i la inspecció de qualitat transferint al màxim les responsabilitats dels tècnics humans als processos automatitzats.Per assolir aquests objectius, ACPT va decidir construir una segona instal·lació de producció i dotar-la d'un nivell d'automatització superior.
ACPT treballa amb clients de les indústries de l'automoció, la defensa, la marina i la industrial per dissenyar eixos de transmissió segons les seves necessitats.
ACPT va establir aquesta nova instal·lació de producció a Schofield, Wisconsin, EUA per minimitzar la interrupció de la producció de l'eix de transmissió durant el procés d'1,5 anys de disseny, construcció, compra i instal·lació de noves fàbriques i equips de producció, dels quals 10 mesos es dediquen a la construcció, lliurament i instal·lació de sistemes automàtics de bobinat de filaments.
Cada pas del procés de producció de l'eix d'accionament compost s'avalua automàticament: bobinat del filament, contingut de resina i control de humectació, curat al forn (incloent control de temps i temperatura), eliminació de peces del mandril i processament entre cada pas. Procés del mandril.No obstant això, per raons pressupostàries i la necessitat d'ACPT d'un sistema mòbil menys permanent per permetre un nombre limitat d'experiments d'R+D si fos necessari, es va negar a utilitzar com a opció sistemes d'automatització de pòrtic aeri o de peu.
Després de negociar amb diversos proveïdors, la solució final va ser un sistema de producció de dues parts: una bobina de filament automàtic de dos eixos tipus 1 amb diversos carros de bobinat de Roth Composite Machinery (Stephenburg, Alemanya) Sistema de bobinat;A més, no es tracta d'un sistema automatitzat fix, sinó d'un sistema de manipulació de cargols semiautomàtic dissenyat per Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, EUA).
ACPT va afirmar que un dels principals avantatges i requisits del sistema de bobinat de filaments Roth és la seva provada capacitat d'automatització, que està dissenyada per permetre que dos eixos produeixin peces al mateix temps.Això és especialment important atès que l'eix motriu propietari d'ACPT requereix múltiples canvis de material.Per tal de tallar, enfilar i tornar a connectar diferents fibres de manera automàtica i manual cada vegada que es canvia el material, la funció Roving Cut and Attach (RCA) de Roth permet a la màquina de bobinar canviar automàticament els materials mitjançant els seus múltiples carros de fabricació.El bany de resina Roth i la tecnologia de dibuix de fibres també poden garantir una relació precisa d'humitat entre fibra i resina sense sobresaturació, permetent que l'enrotllador funcioni més ràpid que els bobinadors tradicionals sense malgastar massa resina.Un cop finalitzat el bobinatge, la màquina de bobinatge desconnectarà automàticament el mandril i les peces de la màquina de bobinatge.
El sistema de bobinat en si està automatitzat, però encara deixa gran part del processament i moviment del mandril entre cada pas de fabricació, que abans es feia manualment.Això inclou preparar els mandrils nus i connectar-los a la màquina de bobinar, moure el mandril amb les peces enrotllades al forn per a la curació, moure el mandril amb les peces curades i treure les peces del mandril.Com a solució, Globe Machine Manufacturing Co. va desenvolupar un procés que implicava una sèrie de carros dissenyats per acomodar el mandril situat al carro.El sistema de rotació del carro s'utilitza per col·locar el mandril de manera que es pugui moure dins i fora de la bobinadora i extractor, i girar contínuament mentre les peces són mullades per la resina i curades al forn.
Aquests carros de mandril es mouen d'una estació a una altra, assistits per dos conjunts de braços transportadors muntats a terra —un posat a la bobina i l'altre al sistema d'extracció integrat— amb el mandril. El carro es mou de manera coordinada i agafa l'eix de la resta a cada procés.El mandril personalitzat del carro subjecta i allibera automàticament l'eix, en coordinació amb el mandril automàtic de la màquina Roth.
Dipòsit de resina de precisió de dos eixos Roth.El sistema està dissenyat per a dos eixos principals de materials compostos i es transporta a un cotxe bobinós de material dedicat.
A més d'aquest sistema de transferència de mandril, Globe també ofereix dos forns de curat.Després del curat i l'extracció del mandril, les peces es transfereixen a una màquina de tall de longitud precisa, seguida d'un sistema de control numèric per processar els extrems del tub, i després netejar i aplicar l'adhesiu mitjançant accessoris de premsa.Les proves de parell, la garantia de qualitat i el seguiment del producte es completen abans de l'embalatge i l'enviament per als clients finals.
Segons ACPT, un aspecte important del procés és la seva capacitat per fer un seguiment i registrar dades com ara la temperatura de la instal·lació, el nivell d'humitat, la tensió de la fibra, la velocitat de la fibra i la temperatura de la resina per a cada grup de bobinats.Aquesta informació s'emmagatzema per als sistemes d'inspecció de la qualitat del producte o el seguiment de la producció, i permet als operadors ajustar les condicions de producció quan sigui necessari.
Tot el procés desenvolupat per Globe es descriu com a "semiautomatitzat" perquè un operador humà encara ha de prémer un botó per iniciar la seqüència del procés i moure manualment el carro dins i fora del forn.Segons ACPT, Globe preveu un major grau d'automatització del sistema en el futur.
El sistema Roth inclou dos eixos i tres carros de bobinat independents.Cada carro de bobinat està dissenyat per al transport automàtic de diferents materials compostos.El material compost s'aplica als dos eixos al mateix temps.
Després del primer any de producció a la nova planta, ACPT va informar que l'equip ha demostrat amb èxit que pot assolir els seus objectius de producció alhora que estalvia mà d'obra i materials i proporciona productes d'alta qualitat constantment.L'empresa espera cooperar de nou amb Globe i Roth en futurs projectes d'automatització.
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).
Després de més de 30 anys de desenvolupament, la integració in situ està a punt de complir la seva promesa d'eliminar els elements de fixació i els autoclaus i realitzar un cos multifuncional integrat.
L'elevat volum de la unitat i els requisits de baix pes de les carcasses de les bateries dels autobusos elèctrics han promogut el desenvolupament dels sistemes de resina epoxi dedicats de TRB Lightweight Structures i les línies de producció de compostos automatitzats.
El pioner del processament sense autoclau en aplicacions aeroespacials va respondre a una resposta qualificada però entusiasta: Sí!
Hora de publicació: 07-agost-2021