O fabricante ACPT Inc., con sede en California, traballou co provedor de máquinas para establecer unha innovadora liña de produción semiautomática equipada cunha máquina automática de bobinado de filamentos. #traballo en progreso #automatización
Os eixes de transmisión compostos de fibra de carbono de ACPT utilízanse nunha variedade de industrias. Fonte da foto, todas as imaxes: Roth Composite Machinery
Durante moitos anos, o fabricante de materiais compostos Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, California, EUA) comprométese a desenvolver e perfeccionar o deseño do seu eixe de transmisión composto de fibra de carbono-material composto de fibra de carbono ou un tubo metálico grande que conecta o pezas dianteiras e traseiras O sistema de propulsión baixo a maioría dos vehículos. Aínda que se utilizaron inicialmente no ámbito da automoción, estes compoñentes multifuncionais tamén son moi utilizados en aplicacións mariñas, comerciais, eólicas, de defensa, aeroespaciais e industriais. Ao longo dos anos, ACPT viu un aumento constante na demanda de eixes de transmisión compostos de fibra de carbono. A medida que a demanda seguiu crecendo, ACPT recoñeceu a necesidade de fabricar un maior número de eixes de transmisión con maiores eficiencias de fabricación -centos dos mesmos eixes cada semana- o que levou a novas innovacións na automatización e, en definitiva, ao establecemento de novas instalacións.
Segundo ACPT, a razón da maior demanda de eixes de transmisión é que os eixes de transmisión de fibra de carbono teñen unha combinación única de funcións en comparación cos eixes de transmisión metálicos, como unha maior capacidade de torque, capacidades de RPM máis altas, mellor fiabilidade, peso máis lixeiro e tende. para descompoñerse en fibra de carbono relativamente inofensiva baixo alto impacto e reducir o ruído, as vibracións e as rugosidades (NVH).
Ademais, en comparación cos eixes de transmisión de aceiro tradicionais, infórmase de que os eixes de transmisión de fibra de carbono en coches e camións poden aumentar a potencia das rodas traseiras dos vehículos en máis dun 5%, principalmente debido á masa xiratoria máis lixeira dos materiais compostos. En comparación co aceiro, o eixe de transmisión de fibra de carbono lixeiro pode absorber máis impacto e ter unha maior capacidade de torque, o que pode transmitir máis potencia do motor ás rodas sen facer que os pneumáticos se deslicen ou se separen da estrada.
Durante moitos anos, ACPT está a producir eixes de transmisión compostos de fibra de carbono mediante bobinados de filamentos na súa planta de California. Para ampliar ao nivel requirido, é necesario aumentar a escala das instalacións, mellorar os equipos de produción e simplificar o control de procesos e a inspección de calidade trasladando as responsabilidades dos técnicos humanos aos procesos automatizados na medida do posible. Para acadar estes obxectivos, ACPT decidiu construír unha segunda instalación de produción e dotala dun maior nivel de automatización.
ACPT traballa con clientes das industrias automoción, defensa, mariña e industrial para deseñar eixes de transmisión segundo as súas necesidades.
ACPT estableceu esta nova instalación de produción en Schofield, Wisconsin, EUA para minimizar a interrupción da produción do eixe de transmisión durante o proceso de 1,5 anos de deseño, construción, compra e instalación de novas fábricas e equipos de produción, dos cales 10 meses están dedicados á construción, entrega e instalación de sistemas automáticos de bobinado de filamentos.
Cada paso do proceso de produción do eixe de transmisión composto avalíase automaticamente: enrolamento do filamento, contido de resina e control de humectación, curado ao forno (incluíndo o control de tempo e temperatura), eliminación de pezas do mandril e procesamento entre cada paso Proceso do mandril. Non obstante, debido a razóns orzamentarias e á necesidade de ACPT dun sistema móbil menos permanente para permitir un número limitado de experimentos de I+D se fose necesario, rexeitou utilizar como opción os sistemas de automatización de pórtico aéreo ou de pé.
Despois de negociar con varios provedores, a solución final foi un sistema de produción de dúas partes: unha bobina automática de filamentos de dous eixes tipo 1 con varios carros de enrolamento de Roth Composite Machinery (Stephenburg, Alemaña) Sistema de bobinado; Ademais, non é un sistema automatizado fixo, senón un sistema de manipulación de fusos semiautomático deseñado por Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, EUA).
ACPT afirmou que unha das principais vantaxes e requisitos do sistema de enrolamento de filamentos Roth é a súa probada capacidade de automatización, que está deseñada para permitir que dous fusos produzan pezas ao mesmo tempo. Isto é especialmente importante dado que o eixo motriz propietario de ACPT require múltiples cambios materiais. Para cortar, enfilar e conectar de novo as fibras de xeito automático e manual cada vez que se cambia o material, a función Roving Cut and Attach (RCA) de Roth permite que a máquina de bobinado cambie automaticamente os materiais a través dos seus múltiples carros de fabricación. O baño de resina Roth e a tecnoloxía de debuxo de fibras tamén poden garantir unha relación precisa de humectación entre fibra e resina sen sobresaturación, o que permite que o bobinador funcione máis rápido que os bobinadores tradicionais sen desperdiciar demasiada resina. Despois de completar o enrolamento, a máquina de enrolamento desconectará automaticamente o mandril e as pezas da máquina.
O propio sistema de enrolamento está automatizado, pero aínda así deixa gran parte do procesado e do movemento do mandril entre cada etapa de fabricación, que antes se facía manualmente. Isto inclúe preparar os mandriles espidos e conectalos á máquina de bobinado, mover o mandril coas partes feridas ao forno para o curado, mover o mandril coas partes curadas e retirar as pezas do mandril. Como solución, Globe Machine Manufacturing Co. desenvolveu un proceso que implica unha serie de carros deseñados para acomodar o mandril situado no carro. O sistema de rotación do carro utilízase para colocar o mandril de xeito que poida ser movido dentro e fóra do bobinador e extractor, e xirar continuamente mentres as pezas son molladas pola resina e curadas no forno.
Estes carros de mandril móvense dunha estación a outra, asistidos por dous conxuntos de brazos transportadores montados no chan, un no bobinador e outro no sistema de extracción integrado, co mandril. O carro móvese de forma coordinada e leva o resto eixo a cada proceso. O portabrocas personalizado do carro engancha e libera automaticamente o fuso, en coordinación co portabrocas automático da máquina Roth.
Conxunto de tanque de resina de precisión de dous eixes Roth. O sistema está deseñado para dous eixes principais de materiais compostos e transportado a un coche de bobinado de material dedicado.
Ademais deste sistema de transferencia de mandril, Globe tamén ofrece dous fornos de curado. Despois do curado e da extracción do mandril, as pezas transfírense a unha máquina de corte de lonxitude precisa, seguido dun sistema de control numérico para procesar os extremos dos tubos e, a continuación, a limpeza e aplicación de adhesivo mediante accesorios de prensa. As probas de torque, a garantía de calidade e o seguimento do produto complétanse antes do empaquetado e do envío para os clientes finais.
Segundo ACPT, un aspecto importante do proceso é a súa capacidade para rastrexar e rexistrar datos como a temperatura da instalación, o nivel de humidade, a tensión da fibra, a velocidade da fibra e a temperatura da resina para cada grupo de enrolamentos. Esta información gárdase para os sistemas de inspección da calidade do produto ou o seguimento da produción e permite aos operadores axustar as condicións de produción cando sexa necesario.
Todo o proceso desenvolvido por Globe descríbese como "semi-automatizado" porque aínda se require que un operador humano prema un botón para iniciar a secuencia do proceso e mover manualmente o carro dentro e fóra do forno. Segundo ACPT, Globe prevé un maior grao de automatización para o sistema no futuro.
O sistema Roth inclúe dous fusos e tres carros de bobinado independentes. Cada carro de enrolamento está deseñado para o transporte automático de diferentes materiais compostos. O material composto aplícase a ambos os fusos ao mesmo tempo.
Despois do primeiro ano de produción na nova planta, ACPT informou de que o equipo demostrou con éxito que pode alcanzar os seus obxectivos de produción ao mesmo tempo que aforra man de obra e materiais e ofrece produtos de alta calidade. A compañía espera cooperar de novo con Globe e Roth en futuros proxectos de automatización.
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).
Despois de máis de 30 anos de desenvolvemento, a integración in situ está a piques de cumprir a súa promesa de eliminar elementos de fixación e autoclaves e realizar un corpo multifuncional integrado.
O alto volume unitario e os requisitos de baixo peso das carcasas das baterías dos autobuses eléctricos promoveron o desenvolvemento dos sistemas de resina epoxi e liñas de produción automatizadas de compostos de TRB Lightweight Structures.
O pioneiro do procesamento sen autoclave en aplicacións aeroespaciais respondeu a unha resposta cualificada pero entusiasta: Si!
Hora de publicación: 07-ago-2021