在大批量低成本生產熱塑性複合材料的發展道路上, 恩格爾取得了兩大新的裡程碑
恩格爾的 organomelt 工藝, 首次在世界上被用於大批量地生產整合了空氣導管的前端支架. 為加工UD帶, 恩格爾還在擴展其採用一台固結壓機的生產系統的範圍
2018年11月6~ 8日, 在德國斯圖加特舉行的Composites Europe 2018展會中, 恩格爾(展位: 9-B25)將展示其裡程碑式的重大進展
全自動的一次注射工藝
採用恩格爾organomelt工藝, 對熱塑性連續纖維增強半成品如熱塑性織物或UD帶的加工和功能化, 將是恩格爾在今年展會的一個展出重點. 這一世界上第一個大批量的應用已在美國啟動, Valeo Front End Modules為位於美國田納西州Smyrna的一家德國知名OEM生產整合有空氣導管的前端支架.
今年7月, 該結構部件憑藉基於有機片材的創新生產及其卓越性能而獲得了美國塑料工程師學會(SPE)頒發的一項汽車大獎. 這些部件顯露出非常高的有機片材成分, 從而顯著減輕了重量並提高了衝擊性能, 此外, 還能夠採用一種雙殼結構將空氣導管直接整合到支架中. 由恩格爾提供的這種全自動化的大批量生產系統解決方案包括:
✦ 一台鎖模力17000 kN的duo 1700注塑機;
✦ 3台easix關節機器人, 用於對多個金屬嵌件的製備以及對有機片材的操作;
✦ 一台 viper 90線性機械手;
✦ 一個規格 5的紅外加熱爐.
恩格爾作為一站式供應商提供該生產單元的所有組成部分, 並將它們組成一個系統的解決方案.
在一次注射加工中, 兩個半殼在同一副模具中被同時生產出來. 為此, 兩個有機片材同時在紅外加熱爐中加熱, 然後被埋入模具中, 從而在同一副模具中通過注塑成型工藝成型並直接功能化. 由Bond Laminates提供的Tepex dynalite有機片材是用聚丙烯基體樹脂浸漬的玻璃纖維, 玻璃纖維增強的聚丙烯材料還被用於包覆成型. 通常, 只有一致的熱塑性塑料方法, 才有可能整合這種成型工藝並實現功能化, 以及採用粘接的方式整合這種支架結構和功能元件. '全自動化的一次注射工藝, 為滿足汽車行業所需的低單位成本要求而作出了重大貢獻. ' 位於奧地利Schwertberg恩格爾總部的複合材料技術業務開發經理Christian Wolfsberger強調道. 其他的好處是: 對熱塑性聚合物的專業化應用, 使得開發 '令部件在使用壽命結束後返回到材料迴圈中' 的回收策略變得更加簡單.
用於UD帶的新的固結壓機
恩格爾organomelt 技術既適用於有機片材, 也適用於採用熱塑性基體樹脂浸漬的單向(UD)玻璃纖維和(或)碳纖維增強帶材, 這些帶材使得設計符合要求的半成品成為可能, 並因此而能夠更好地利用部件的輕量化設計潛力. 既可以僅用幾片帶材對這些部件進行局部增強, 也可以採用幾毫米厚的帶疊層生產出這些部件. 為實現大批量生產的成本效益, 這些疊層必須在注塑成型的迴圈過程中得到線上製備和固結.
作為系統供應商, 恩格爾單獨一家公司就能為從單獨的帶材到功能化的整個注塑成型過程提供整合的完全自動化的解決方案. 兩個用於生產坯料的系統, 即一個採用光學映像處理的拾取-擺放帶材鋪疊單元和一台固結壓機, 將首次在Composites Europe展會中展出. '憑藉這項新的開發, 我們在注塑成型迴圈中成功地完成了對纖維增強熱塑性帶材疊層的固結. ' 恩格爾輕量化複合材料技術中心負責人 Norbert Müller博士說道, '固結壓機能夠被無縫地整合到整個工藝流程中, 這顯著提高了訂製帶材解決方案的生產效率. '
恩格爾與其合作夥伴Fill 公司(奧地利Gurten)共同開發的固結壓機可用於固結擁有成熟纖維取向和不同壁厚的纖維疊層, 所有的工藝步驟都是自動化的. 該固結過程包括: 將纖維疊層放入模具中, 將閉合的模具送到熱壓機上, 加熱, 將模具送到冷壓機上, 固結, 冷卻以及再送回初始工作站, 在此, 開啟模具, 取出固結好的半成品(坯料), 同時放入一個新的纖維疊層以重新開始這一迴圈.
採用高解析度攝像技術的帶材鋪疊單元
帶材鋪疊單元由恩格爾開發. 同樣, 為獲得最短的迴圈時間, 它採用了拾取-擺放的原理, 這意味著可以在3s的時間間隔內完成帶材的鋪放和疊層的點焊. 由於疊層的質量在很大程度上取決於帶材的定位精度, 因此恩格爾為鋪疊單元配備了一種含高解析度攝像技術的測量系統. 該測量系統提供用於在鋪放過程中進行主動幹預的數據, 以此保證最大的鋪放精度. 採用光學映像處理的拾取-擺放鋪疊技術提供了高度的使用靈活性, 帶材可以擁有幾乎任意的寬度和輪廓. 由於在鋪疊過程中疊層獲得了部件所需的形狀, 因此固結後即可在注塑成型步驟中得到成型和功能化, 而無需中間的修整過程. 恩格爾已用這種解決方案來製造其自己的產品, e-pic機器人的旋轉臂就由碳纖維增強帶製成.
所有面向未來的技術一目瞭然
面向對價格非常敏感的汽車行業, 憑藉在注塑機製造和生產過程自動化方面幾十年的經驗積累, 恩格爾為開發用於生產創新輕量化複合材料的高效生產工藝而具備了關鍵的成功因素. 自2012年以來, 恩格爾就開始在其輕量化複合材料技術中心, 整合其自身的輕量化專業知識與其他公司, 大學和研究機構的技術經驗. 一個跨學科的開發團隊在此著眼於所有面向未來的複合材料技術, 除了纖維增強熱塑性半成品的加工技術外, 還包括HP-RTM, SMC和諸如原位聚合(T-RTM)之類的反應工藝.
在Composites Europe展會中, 恩格爾的輕量化結構專家將展示廣泛的技術可能性並介紹當前的開發項目.