Перезагрузка задней стенки:универсальная, буксировка на липкую ленту к детали из углепластика

«Это непрерывный процесс, который полностью автоматизирован, - говорит Уфер. «Если по каким-то причинам необходимо остановить линию, оборудование среагирует автоматически. Например, инфракрасный обогреватель немедленно выключается и убирается, чтобы предотвратить повреждение ленты от перегрева. В оборудовании есть сотни таких деталей, и цифровое управление позволяет использовать эту технологию ».

Шаг 2: Затем лента-жгут уплотняется по мере того, как она проходит через несколько роликов под натяжением.

После нанесения связующего достигается уплотнение ленты, поскольку она проходит через несколько роликов под натяжением (шаг 2). Уфер объясняет, что это также создает буфер для строки. «У нас есть устройство, которое прерывает непрерывный поток волокна, обеспечивая переход к импульсному формату механизма отрезания и размещения ленты». Этот портальный механизм нарезает ленты на нужную длину и укладывает их под заданными углами от 0 до 360 ° на поворотный стол (Шаг 3). Каждая индивидуальная пачка, состоящая из 6-19 слоев ленты, имеет толщину от 1,5 до 3,7 мм соответственно.

Шаг 3: Затем VRA разрезает ленту и помещает до четырех частей одновременно на поворотный стол, изменяя длину ленты и угол ориентации в стопке ламината (например, 45 ° / 90 ° / 30 °).

Компания Voith установила четыре линии VRA (см. Начальную фотографию), и хотя каждая применяет до четырех лент шириной 50 мм за раз, отмечает Уфер, «у линий есть модульный подход, поэтому они могут наносить 10 или более лент за один раз». время. Это зависит от размера детали и производительности ».

Автоматизация включает контроль качества. Сканы лент и преформ сравниваются с алгоритмом отбраковки. «100% сканирование ленты VRA обеспечивает правильное распределение волокон по всей производственной линии», - поясняет Уфер. «Мы также используем термографию и лазерные датчики для проверки преформ в специально отведенных местах». Затем VRA может реагировать на любые обнаруженные проблемы. «Если одна лента неправильная, - отмечает он, - VRA отрежет недостающую длину и произведет другую, чтобы заменить ее». QR-код помещается на готовую преформу для отслеживания. (QR-коды предпочтительнее меток радиочастотной идентификации (RFID), потому что они, как сообщается, лучше выдерживают процесс впрыска смолы.)

Формовка, формование и сборка

Пакет 2D выходит из VRA и перемещается в секцию формования, формования и сборки производственной линии. Первый пресс, в который он помещается, поставлен специалистом по автоматизации композитных материалов FILL (Гуртен, Австрия), использует тепло и давление для придания двухмерной ленточной упаковке трехмерной преформы (этап 4). Уфер объясняет, что, поскольку преформа различается по толщине и форме, пресс может регулировать прикладываемое давление, когда штамп формирует отдельные области преформы, зажатой в формующем инструменте. ALPEX Technologies (Mils bei Hall, Австрия) изготовила формы RTM из согласованной стали на основе конструкции, предоставленной Voith Composites. «Мы виртуально разработали инструменты и процесс прессования, - говорит Уфер. «Хотя никакого реального испытательного цикла не потребовалось, мы проверили и проверили имитационные модели на других формах и деталях перед обработкой A8 инструменты для производства задней стенки. Это моделирование процесса формования воплотилось в реальном производстве и помогло ускорить оптимизацию ».

Шаг 4 :Пачка лент перемещается в пресс, где из нее формируется окончательная трехмерная форма детали.

Пресс выдерживается в течение нескольких секунд для реакции порошкового связующего и установления формы, в результате чего получается стабильная преформа, которая может противостоять смыванию волокна во время впрыска смолы. «Частицы связующего также служат для разделения волокон для улучшения текучести смолы во время RTM», - отмечает Уфер. «Это полезно, потому что в преформе нет сшивания, чтобы способствовать течению смолы, поэтому эти частицы связующего действуют как каналы микротока».

Затем формованная преформа перемещается роботом в ячейку с ЧПУ EiMa Maschinenbau GmbH (Фриккенхаузен, Германия), где ультразвуковой нож обрезает внешний конечный контур. Затем он автоматически помещается в пресс RTM (этап 5), поставляемый ENGEL (Швертберг, Австрия). Все роботы в линии поставляются компанией KUKA Robotics (Аугсбург, Германия).

Шаг 5: Формованная преформа помещается в пресс с усилием 350 кН и формуется с использованием ультра-RTM.

Процесс RTM, использованный для формования A8 задняя стенка такая же, как у Audi Lightweight Center, разработанная для предыдущего R8 задняя стенка, именуемая ультра-RTM. Это позволяет формовать крупные детали с использованием быстрого впрыска, но при низком давлении. По сравнению с 140 барами, типичными для HP-RTM, давление впрыска смолы в форму во время ультра-RTM Audi A8 задняя стенка <15 бар, даже меньше, чем у R8 . В результате вместо усилия пресса в 2500 кН требуется всего 350 кН. Следовательно, для производства высококачественных деталей с большим объемом волокна можно использовать более компактный и менее дорогой пресс.

Эпоксидная смола VORAFORCE 5300, трехкомпонентная система, включающая смазку для форм, отверждается за 90–120 секунд при 120 ° C и имеет технологическую вязкость 20 сП. Для A8 Задняя стенка, в преформу впрыскивается 1,3 кг смолы, после чего происходит 120-секундное отверждение.

Отвержденная деталь извлекается из формы с помощью роботов и загружается в закрытую фрезерную ячейку с ЧПУ для обработки вырезов. Затем отфрезерованную деталь помещают в автоматическую стиральную машину, чтобы счистить остаточную пыль углепластика.

Вымытую заднюю стенку переносят в сборочную ячейку, оборудованную двумя роботами. Первый робот помещает отформованную деталь в автоматизированную клепальную машину, которая фиксирует силу, приложенную во время установки заклепки. Это часть производственного интеллекта, встроенного в общий процесс, и добавляется к записи цифровой обработки каждой детали (т. Е. Цифровой поток). Затем деталь перемещается в зону склеивания, и второй робот подготавливает зоны к склеиванию, используя автоматическую очистку растворителем. Затем тот же робот наносит быстротвердеющий двухкомпонентный полиуретановый структурный клей Dow BETAFORCE 9050M (шаг 6), который совместим с трехкомпонентной эпоксидной смолой. Затем деталь помещается в печь на короткий цикл отверждения клея.

Шаг 6: Полиуретановый клей BETAFORCE наносится с помощью роботов на склеенные детали, а затем отверждается за короткий цикл печи.

Эта производственная линия поддерживает 5-минутный цикл для готовой детали, а текущая потребность в деталях может быть удовлетворена в одну или две 8-часовые смены. Устройство для трехмерного лазерного сканирования периодически используется для проверки трехмерной формы и размеров детали. Готовые детали затем готовятся к отправке на Audi A8 . Линия окончательной сборки в Некерсальме, Германия, примерно в 3 часах езды по дороге (этап 7).

Шаг 7: Готовая деталь затем готовится к отправке на линию окончательной сборки Audi A8.

Прямое размещение волокна =гибкость в будущем

При всех сделанных инвестициях удивительно узнать, что компания Voith Composites не была уверена в этом бизнесе, но на самом деле компания завершила разработку, а затем участвовала в конкурсном тендере, чтобы выиграть производство. «Мы смогли удовлетворить целевую стоимость деталей, установленную Audi, а также выполнить требования к качеству и характеристикам деталей», - говорит Уфер. Это был большой подвиг, учитывая, что за программу претендовало немало компаний.

Компания Voith Composites запатентовала несколько частей своего технологического процесса. «VRA продемонстрировала индустриализацию с использованием прямого размещения волокон [DFP] лент, что сокращает количество брака, а также количество используемых материалов за счет высоко оптимизированной укладки», - говорит Уфер. Здесь также используются самые экономичные материалы - необработанное тяжелое жгутовое волокно и порошковое связующее. Его процесс второго поколения заменяет порошковое связующее прямым нанесением смолы, устраняя необходимость в дополнительных этапах процесса. Однако компания разработала другие процессы DFP, в том числе Preformer Voith Longfiber Preformer и Voith Prepreg Winding.

«Мы устанавливаем новые стандарты для деталей из углеродного волокна для массового серийного производства автомобилей», - говорит управляющий директор Voith Composites д-р Ларс Хербек. «Созданная нами умная фабрика выводит автоматизированное производство компонентов из углепластика на новый уровень эффективности и гибкости, включая практически любую форму, а также размеры отдельных партий». Это действительно то, куда движется отрасль.