С многолетним опытом в области литья под давлением и высокой экспертизой в автоматизации, ENGEL создает высокоэффективные концепции производства для изготовления композитных деталей в больших объемах. На выставке JEC World 2024 с 5 по 7 марта в Париже, Франция, австрийский производитель машин продемонстрирует, как высокая эффективность производства и экономичность могут быть объединены со способностью поддерживать равновесие с окружающей средой и минимизировать негативное воздействие на природу и ресурсы авиационной и автомобильной промышленности.
Мономатериальный подход, упрощающий возможность переработки деталей
В органоплавильном процессе от ENGEL термопластичные композитные преформы, такие как термопластичные листы и UD-ленты, формируются и функционализируются в рамках единого интегрированного процесса. Например, усиливающие ребра или сборочные элементы формируются непосредственно в той же пресс-форме после термоформовки с использованием термопластика из той же группы материалов матрицы, что и термопластический лист. Это не только обеспечивает высокоэффективный и полностью автоматизированный процесс производства, но также способствует замкнутому циклу экономики. Последовательный подход к использованию термопластичных мономатериалов облегчает последующую переработку деталей.
На своем стенде в Париже ENGEL продемонстрирует огромный потенциал технологии. Машина для литья под давлением ENGEL victory 660/160 и артикулированный робот ENGEL easix используются для автоматизации производства инспекционных люков для фюзеляжа пассажирских самолетов. Производственная ячейка также включает в себя инфракрасную печь, также разработанную и произведенную внутри компании ENGEL.
Для обеспечения устойчивого и экономичного процесса используется композитный материал с переработанным длинноволокнистым сердечником в сочетании с тканевыми покрытиями. Чтобы обеспечить наилучшую переработку детали, необходимо следить за тем, чтобы органический лист и конструкция, отлитая под давлением, были одного типа.
Листы термопласта нагреваются в инфракрасной печи, помещаются в форму роботом, формуются в форме и сразу же подвергаются формованию. Формируются усиливающие ребра и крепежный клип.
Нагрев термопластического листа - это этап процесса, который определяет время цикла и также важен для качества. Толщина заготовки определяет время нагрева и остывания. Быстрый нагрев материала без его повреждения важен, как и короткие пути для транспортировки нагретого термопластического листа к форме, чтобы избежать его остывания по пути к форме и потери его пластичности. Именно здесь технология машин без тяговых стержней машины очень хорошо проявляет себя наилучшим образом. Беспрепятственный доступ к области формы позволяет размещать инфракрасную печь очень близко к форме. Робот может выбирать кратчайший путь к форме, избегая мешающих контуров. Оба фактора ускоряют обработку горячего материала и обеспечивают последовательность процесса и высокое качество деталей.
Изготовление базы сиденья для мотоцикла с использованием недавно разработанного процесса сэндвич-ленты
В интегрированных системных решениях ENGEL робот и инфракрасная печь интегрированы в блок управления CC300 литейной машины. Это позволяет вести весь процесс централизованно с использованием дисплея машины. Еще одним преимуществом является то, что литейная машина, робот и инфракрасная печь получают доступ к одной и той же базе данных и точно координируют свои последовательности движений друг с другом. Это сокращает время цикла во многих приложениях.
Компания ENGEL продемонстрирует производство ревизионных заслонок на выставке JEC World 2024 в сотрудничестве со своим заказчиком FACC (Рид-им-Иннкрайс, Австрия). Другими партнерами проекта являются Ensinger (Нуфринген, Германия), Neue Materialien Fürth в Германии и Voidsy, базирующаяся в Вельсе, Австрия. Последняя продемонстрирует ультракомпактную систему для бесконтактного и неразрушающего тестирования материалов и деталей с использованием активной термографии.
Помимо демонстрации живого образца, ENGEL и ее австрийский партнер KTM Technologies, базирующийся в Анифе, Зальцбург, также сосредоточатся на другом аспекте. На дисплее будет представлена база мотоциклетного сидения, изготовленная с использованием новой технологии ленточного сендвича. Это позволяет добиться более компактного дизайна детали с более высокой жесткостью, меньшим весом и высокой экономической эффективностью.
"В процессе ленточного сендвича мы работаем с очень тонкими однослойными укрепляющими материалами, такими как ленты и ткани с полипропиленовой матрицей, которые вставляются в обе полости формы литейной машины без предварительного нагрева перед тем, как полость заполняется полипропиленом", - поясняет Франц Фюредер, вице-президент по автомобильному и транспортному бизнесу в штаб-квартире ENGEL в Швертберге, Австрия. "Благодаря специфическим механическим свойствам структуры сендвича, мы уже можем достичь жесткости, необходимой для базы мотоциклетных сидений, с помощью однослойной UD-ленты. Это означает, что процесс ленточного сендвича требует значительно меньше энергии и более простой технологии производственной ячейки, чем традиционные методы обработки композитов с волокнами. В то же время снижаются затраты на производство."
В случае данного технологического демонстратора нижняя часть сиденья с одинаковой жесткостью позволила сократить необходимое пространство для установки на 66% и вес примерно на 26%. "Новая сендвич-структура, в которой укрепляющие волокна находятся как можно дальше от нейтрального волокна, обеспечивает максимальную жесткость при минимизации количества необходимых волокон", - говорит Ханс Лохнер, руководитель группы по материалам и приложениям в KTM Technologies. Еще одним преимуществом структуры сендвича является то, что в компонентах, подвергающихся высоким механическим нагрузкам, можно использовать стандартные термопласты, поскольку производительность детали обусловлена исключительно структурой ленты. И это также способствует повышению экономической эффективности.
Использование полипропилена из возобновляемых источников снижает потенциал глобального потепления (Global Warming Potential - GWP) на 85%
Партнеры по разработке тестировали различные материалы для литья под давлением, включая биоразлагаемые и переработанные марки полипропилена, помимо обычного полипропилена из источников на основе фоссильных топлив. Определен потенциал глобального потепления (ПГП) для различных комбинаций материалов. По сравнению с версией для серийного производства - сиденьем, полностью изготовленным из фоссильного полипропилена - технология сендвича из ленты сокращает ПГП на 27% при использовании также фоссильного полипропилена. Это достигается исключительно за счет снижения количества материала. Использование полипропилена из возобновляемых источников снижает значение ПГП на 85%. Вес детали в каждом случае снижен на 26%. Это возможно благодаря тому, что даже очень тонкие компоненты достигают высокой жесткости.
Постоянный подход к использованию пластиков одного класса также способствует снижению выбросов парниковых газов. В сочетании с лентами из полипропилена матрицы можно создавать детали, которые могут быть переработаны по окончании их срока службы. "Это новое развитие позволяет нам открыть доступ к доступному и устойчивому решению для будущей мобильности", - подчеркивает Фюредер.
Первым шагом будет внедрение технологии сендвича с лентой для использования в семье мотоциклов KTM. Кроме того, ENGEL и KTM Technologies намерены рассмотреть множество других легких применений в различных областях мобильности. Оба партнера по разработке предлагают технологию сендвича с лентой совместно и разрабатывают решения, точно соответствующие конкретному случаю использования.
Экспертный уголок, посвященный автомобильным применениям, также будет посвящен процессу органоплавильному процессу от ENGEL. Среди прочего будет продемонстрирована награжденная премией SPE передняя модульная стойка от Lucid Motors. Серийное производство части осуществляется компанией ElringKlinger - с штаб-квартирой в Деттингене-ан-дер-Эрмс, Германия - и полагается на органоплавильный процесс от ENGEL. В зависимости от типа автомобиля передняя модульная стойка служит опорой для поддержки радиатора заряда, модулей фар, бачка для омывания, гудка, модуля дистанционного радара или воздухозаборника. Она также поддерживает капот с помощью дополнительных замков. ElringKlinger удалось минимизировать количество предварительных и последующих обработок, несмотря на общее количество вставок - 37. Высокий уровень функциональной интеграции в процессе литья под давлением приводит к снижению сборочных накладных расходов, что, в свою очередь, снижает трудозатраты. Передняя модульная стойка используется в модели "Air", первом электрическом автомобиле американского производителя автомобилей Lucid Motors.
Органоплавильный процесс, или organomelt-процесс, представляет собой технологию формирования композитных материалов, включающих в себя термопластичные композитные заготовки. Этот процесс обеспечивает интегрированное формирование и функционализацию предварительно подготовленных термопластичных волокнистых композитных заготовок, таких как термопластичные листы и UD-ленты (ненаправленные ленты).
Процесс включает в себя следующие основные шаги:
- Формирование предварительной заготовки: Создание термопластичных волокнистых композитных заготовок, таких как листов и лент, из термопластичных материалов с использованием подходящих технологий.
- Функционализация в едином процессе: Формирование конечной детали или изделия, добавляя необходимые функциональные элементы, такие как усиливающие ребра или элементы сборки, в том же процессе, что и формирование самой заготовки.
- Применение органоплавильной технологии: Применение технологии organomelt к предварительной заготовке, что позволяет объединить процессы формирования и функционализации в единый интегрированный процесс.
Этот процесс обеспечивает высокоэффективное и полностью автоматизированное производство, способствует устойчивости экологии и цикличности материалов, а также может быть использован для создания композитных деталей с различными функциональными характеристиками.