Benteler-Sigley ha sviluppato una molla a lamina composita leggera e poco ingombrante per la piattaforma globale SPA di vari modelli di Volvo, consentendo la produzione completamente automatizzata di HP-RTM.
Il nuovo crossover SUV Volvo XC90, la Volvo è nel nuovo 'architettura della piattaforma scalabile veicolo (denominato' Global SPA ')' primo modello di produzione, alla fine non includono ancora lanciato S60, S90, V60, V90 XC60 e diversi altri modelli Benteler - Singola utilizzando linee di produzione HP-RTM completamente automatizzate per la produzione di fibre di vetro piattaforme SPA / foglio assale posteriore materiale elastico PU tutti questi modelli, 2018 da cedere Fino a 500.000 pezzi all'anno (immagine di Volvo)
In qualità di fornitore automobilistico Benteler Automotive Industry Co., Ltd. (Paderborn, Germania) e fornitore di soluzioni in fibra SGL Group (Germania Weisibadeng) joint venture, fondata nel 2008, Benteler - SGL (Austria Ried im Innkreis) prodotta fibrorinforzata componente automobilistico composito, comprendente un fianco e pilastri, porte, sedili e lo spoiler, ma finora, il suo più importante risultato della produzione di massa poiché molla a balestra competenza composito. dal momento che l'acquisizione della Fischer società di tecnologia composito (Austria Ried im Innkreis) settore di attività automotive e im Innkreis costruito seconda casa vicino alla fabbrica di parti composite in Austria Ort nel 2012, l'innovazione della società Il modo per ottenere una capacità di produzione di compositi automobilistici senza precedenti.
Nel 2013, Bentler-SGL ha sostituito il tipico materiale a matrice di resina epossidica al momento e ha presentato una fibra di vetro al furgone Mercedes-Benz Sprinter di Daimler AG (Stoccarda, Germania). / Molle anteriori in poliuretano, rispetto alle parti in acciaio, peso da 15 kg a 6 kg, perdita di peso del 65%.
Utilizzando Henkel (Germania 杜塞尔多夫) indurimento rapido LOCTITE MAX in resina 2 poliuretano (PU), e un trasferimento di resina stampaggio ad alta pressione (HP-RTM) di processo, Benteler - SGL Società raggiunto ~ 100.000 all'anno Produzione di 150.000 parti.
Con l'aumento per Volvo (Svezia Gothenberg) nuova XC90 attraversamento fibra di vetro SUV / PU retrotreno produzione molla a balestra, la società è pronta a sollevare nuovamente questa soglia. XC90 è scalabile architettura piattaforma di veicolo Volvo'( denominato 'SPA') 'primi modelli di produzione della nuova piattaforma globale come parte integrante della molla piastra sarà anche S60, S90, V60, V90 e XC60, così come qualsiasi macchina più grande può essere sviluppato Fai domanda.
'Questo è il più alto rendimento nel settore automobilistico programma pezzo industria compositi, al 2018 raggiungerà 500.000 pezzi all'anno.' Benteler - SGL Amministratore Delegato Dr. Robert Ernst-Siebert ha detto, 'Oltre a lavorare dal nostro partner esterni Benteler SGL e completa conoscenza professionale di costruire una forte partnership con i clienti ei fornitori di resine per il nostro attuale processo di stampaggio HP-RTM e pre-integrata in una linea di produzione completamente automatizzata di Importante, abbiamo sviluppato un processo che non è attualmente disponibile sul mercato. '
Benteler-Sigley e la collaborazione di Volvo nel design delle molle per lastre SPA derivano da una vasta esperienza. "Abbiamo la capacità di produrre molle a balestra Sprinter e altri componenti del sistema di sospensioni sono disponibili attraverso il Gruppo Bentler Automotive. La capacità produttiva, che può essere integrata nel progetto Volvo Leaf Spring ", ha spiegato Ernst-Siebert.
Ogni molla a balestra per il suo design e le funzionalità richieste per decidere. Frank Fetscher direttore del business development Benteler Automotive Group ha spiegato che le applicazioni del telaio FRP, e di conseguenza, questo disegno determina le prestazioni e il costo della molla piatto. Il design di Volvo fino alla molla a tazza 60 mediante una fibra di vetro strati di tessuto unidirezionale per soddisfare i requisiti di prestazioni, durata e costo e molto compatte vincoli di spazio di installazione. Sebbene questa molla composita foglia con le dimensioni precedenti della molla piastra metallica sostanzialmente Lo stesso, ma la molla elicoidale e il montante della sospensione vengono eliminati, in modo che l'albero si estenda di meno rispetto all'area del bagagliaio, aumentando così lo spazio di inventario.
"In base alle proprietà dei materiali, ci sono alcune restrizioni sul design." Ha spiegato che, dalla versione di lusso della XC90 alla X60 compatta, un design a molla a balestra deve soddisfare le prestazioni e le esigenze di inventario di tutti i modelli. Vale a dire, la lunghezza e la larghezza sono entrambe di 1200 mm e 60 mm Tuttavia, il peso del SUV può variare notevolmente rispetto a una vettura di piccole dimensioni, pertanto tre forme di curvatura sono progettate per fornire una molla a balestra adatta per ciascun peso dell'auto. Per gli indicatori principali di portanza e rigidità di diversi modelli, da un lato, le boccole superiore e interna possono essere spostate verso l'esterno e, d'altra parte, utilizzando pastiglie diverse alla fine della molla, la regolazione può essere effettuata per ciascun modello. È necessario fornire una capacità aggiuntiva per la regolazione delle prestazioni della molla, garantendo nel contempo che il processo di produzione sia il più semplice possibile, pertanto Benteler-Sigley è in grado di gestire un gran numero di applicazioni complesse. "Volvo e abbiamo sviluppato questa capacità per produrre molle Il fattore di rigidità si adatta a diversi modelli. ", Ha detto Fetscher.
Secondo la richiesta di Volvo, sono stati verificati il design e il processo di produzione finale: "Supportiamo le loro idee su come verificare", ha affermato Fetscher, che comprende anche l'ingegneria assistita da computer (CAE) e test fisici. I requisiti sono inclusi nel nostro programma di affaticamento CAE e nei test di fatica meccanica. "Ha sottolineato che questo include test dinamici sul carico a fatica dai dati di carico su strada, nonché test di carico statico, tutti eseguiti in condizioni ambientali diverse. Detto che tutti i componenti del telaio di Benteler Automotive Industry Co., Ltd. e Benteler-Sigrid, come la barra antirollio o il braccio di comando inferiore, sono stati testati e utilizzati allo stesso modo per la vita utile dei componenti. Una buona previsione
Nello stabilimento di Ort im Innkreis, in Austria, le molle a balestra di Volvo vengono prodotte utilizzando la resina poliuretanica LOCTITE MAX 2 utilizzando il processo HP-RTM, ma gli obiettivi di produzione annuali più elevati devono raggiungere nuovi livelli di automazione. Tutte le fasi di lavorazione sono automatizzate e non vi è alcun intervento manuale. "Ernst-Siebert ha ripetutamente sottolineato che" questa linea di sviluppo interna è la chiave per la nostra produzione di successo di parti finali di alta qualità. "Pertanto, è perfettamente comprensibile che Benteler - SGL non è pronta a rivelare molti dettagli.
La prima parte della linea include il taglio e la preformatura automatici dei rinforzi unidirezionali, che è anche un aspetto del sistema di controllo della produzione. "Siamo in grado di controllare completamente questa linea, compresa l'ispezione automatica." Spiega Ernst-Siebert "Esistono diverse fasi di garanzia della qualità sull'intera linea di produzione, non solo ispezione visiva, ma anche test meccanici automatizzati: ogni molla a balestra verrà testata." Fetscher aggiunge che questo test verifica la rigidità della molla e il 100% delle parti. Funzionalità, questa è la pratica standard per questo tipo di applicazione.
Ernst-Siebert insiste sul fatto che la chiave per ottenere una lavorazione stabile e potente e ottenere parti riproducibili è ciò che chiama il controllo online di tutti i parametri materiali. Fetscher esemplifica: "Un pre-form che non è adatto per il layup, il sistema Questa discrepanza viene rilevata tra i parametri di test e i parametri programmati in modo da poter immediatamente conoscere il problema, quindi rimuovere le parti non qualificate e apportare correzioni per garantire che questa parte della linea sia corretta. "Ha detto che il futuro Benteler-Sigley si sposterà verso una linea di produzione auto-controllata. "Questo è il primo passo che abbiamo compiuto in questa direzione per ottenere un sistema di produzione Industrial 4.0 integrato."
La preforma viene successiva operazione automatizzata linea di produzione. In primo luogo, l'uso di tecnologie avanzate adesivo epossidico industriale o una polvere a base di poliuretano per stabilizzare il laminato tessuto unidirezionale, l'adesivo viene fuso mediante riscaldamento e pressurizzazione, il pre-raffreddato La parte stampata viene consolidata, quindi il robot trasporta più preforme su una molla a lamina sul dado inferiore a più cavità della stampante HP-RTM. "Come parte del nostro sviluppo interno proprietario, abbiamo Per tutti questi trasferimenti è stato sviluppato un dispositivo speciale ", ha affermato Fetscher.
'Senso Xiexigeli aiuto, abbiamo fatto un sacco di ricerca e sviluppo, la definizione del concetto del miglior materiale per questo speciale applicazioni primavera piatto, tra cui tessuto e un legante.' Ernst-Siebert ha sottolineato che 'Non è così sembra così semplice, solo alcuni del tessuto sono del tutto adatto. per esempio, questi SGL sviluppato materiale balestra, che mira non solo per soddisfare le esigenze funzionali specifiche dei componenti, ma fornisce anche una preforma stabile . '
Nella preforma, lo stampo viene chiuso, avviare resina. Tuttavia, al fine di rendere processo HP-RTM per raggiungere un forte livello di automazione richiesto la profondità dello sviluppo. 'Chiave è quello di ottimizzare il processo.' Ernst-Siebert ha affermato, 'dovete resina avere una migliore comprensione attraverso la cooperazione con alta cinese, e l'abbiamo fatto. Allo stesso tempo, deve avere una conoscenza approfondita del tessuto, lavorando con SGL, abbiamo fatto questo, quindi sappiamo come regolare i parametri Soddisfare i requisiti del ciclo e raggiungere la produzione. '
"Le due principali sfide sono le proprietà meccaniche e i processi." Frank Kerstan, responsabile del progetto globale per la divisione commerciale Adhesive Technology di Henkel, ha dichiarato: "Le molle a balestra devono essere molto resistenti e resistenti, in grado di sopportare centinaia di condizioni in condizioni diverse. Migliaia di carichi dinamici, tuttavia, la produzione di volumi elevati richiede colata e indurimento molto rapidi. "Ha scoperto che il poliuretano è ideale per questa applicazione." Il poliuretano fornisce un'elevata resistenza simile all'epossidico e ha anche un alto Allungamento e robustezza, entrambi importanti per questa applicazione. "Spiegò Kerstan.
"Esistono molti fornitori di resina che offrono resine epossidiche, resine vinilestere e poliuretani, tuttavia, per i nostri progetti speciali, Henkel è in grado di soddisfare i requisiti di tempo di ciclo e di struttura dei costi con elevati rendimenti industriali", ha affermato Fetscher.
Kerstan ha spiegato che, poiché il contenuto di fibre di vetro nel prodotto finale è del 55%, che è relativamente alto, il crogiolo viene versato molto rapidamente, ma non causa il disallineamento delle fibre, ed è necessario assicurarsi che una parte sia affidabile. La resina LOCTITE MAX 2 ha una viscosità di 200 ~ 300 mPa o cps a temperatura ambiente, ma scende a 10 cps a 90 ° C, consentendo un'impregnazione affidabile e rapida della fibra senza spostare la fibra.
Benteler-Sigley ha utilizzato una varietà di apparecchiature presso il proprio stabilimento di Ort im Innkreis, tra cui un'unità Hennessy Streamline con una testa di miscelazione personalizzata e un dispositivo di misurazione della miscelazione KraussMaffei. Una pressa Dieffenbacher HP-RTM e un dispositivo di misurazione personalizzato di Cannon Afros per il processo HP-RTM, con due teste di miscelazione FPL14 dedicate.
Volvo per la produzione di una molla a balestra, la componente principale della resina era PU degasaggio, per evitare la formazione di bolle nella parte, questi componenti circolanti nel mantello di riscaldamento prima che i due miscelazione / iniezione è misurato sul cannotto di miscelazione mediante riscaldamento mantenendo la pressione temperatura testa di miscelazione è di 120 ~ 140 bar, ciascuna testa di miscelazione può essere iniettato in una resina 22s tempo 11kg.
dosaggio tipico, miscelazione e attrezzature di colata, da un flussometro di massa di dati nel sistema di controllo per monitorare continuamente la portata di ciascun componente. Se i parametri rilevati associati con la pompa dosatrice si discosta immediatamente dal valore specificato, il sistema Gestione, recupero in tempo reale del flusso richiesto In un'area di 90 m2 sono installati vari dispositivi di stoccaggio, condizionamento e pompaggio di resina.
Riscaldare la resina impregnata da ottimizzare il flusso e preforme se necessario, uno stampo riscaldato è anche importante per il materiale composito polimerizzato utilizzato qui è più di una configurazione cavità dello stampo. Ernst-Siebert detto che, anche se il primo il rapporto di 8 a 10 o anche 12 tasche, ma il numero effettivamente utilizzato dipende dalle rese cavità del progetto. 'puo' essere modificata secondo le esigenze del cliente e la progettazione parte.' aggiunse, 'al fine di soddisfare il tempo di ciclo necessario per il cliente, usiamo più di una cavità dello stampo, al termine dello stampaggio. entro 10min. 'Anche se questa volta non include una preforma o nell'elemento di estrazione, ma le due operazioni sono automatizzate , il suo design soddisfa i requisiti di produzione dei componenti.
Per adattarsi ai tre diversi disegni di curvatura della molla, sono stati sviluppati tre diversi stampi superiori: per ciascuno degli stampi superiori sono stati sviluppati tre stampi inferiori per modificare lo spessore della molla, in modo da poter utilizzare nove diversi stampi inferiori. Viene utilizzato nella produzione secondo l'ordine del modello misto, inoltre sono disponibili ulteriori opzioni: Kerstan ha spiegato che con la resina poliuretanica LOCTITE MAX è possibile aggiungere catalizzatore in base alle dimensioni della parte per ridurre ulteriormente il tempo di polimerizzazione. O agente di rilascio interno. "Se l'utilizzo di un agente di rilascio esterno o di un agente di rilascio interno dipende dal programma pezzo e dal tempo di ciclo e tempo di sosta durante l'elaborazione." Tuttavia, ha avvertito che poiché la molla a balestra è caricata dinamicamente Parti, quindi gli agenti interni di rilascio dello stampo possono influenzare le prestazioni del pezzo. "I prodotti ausiliari che corrispondono alla composizione chimica della resina, come leganti, catalizzatori e agenti interni di rilascio dello stampo, sono molto importanti." Kerstan ha anche sottolineato che la forma dello stampo è la più determinata. Fattori chiave per un buon metodo di rilascio: 'Se c'è un solco e un angolo di rilascio difficile, può essere necessario un agente di rilascio esterno.'
Due nuove presse sono state utilizzate nella linea di produzione completamente automatizzata di molle a balestra Volvo: "Per ottenere la massima produzione, abbiamo creato una seconda linea di produzione automatizzata." Ha affermato Ernst-Siebert. A causa dell'alto grado di automazione, è richiesta solo una piccola quantità. I tecnici vengono a gestire queste linee di produzione. "Attualmente implementiamo due turni e, se necessario, possiamo implementare anche tre turni." Ernst-Siebert ha dichiarato: "Siamo molto flessibili per soddisfare le esigenze dei nostri clienti. Giorni, gestisci queste linee di produzione 24 ore al giorno. "
Queste macchine da stampa di produzione sono paragonabili a una pressa a doppia stazione navetta da 1600 tonnellate nel centro R & D di Ried im Innkreis, mentre Ernst-Siebert sottolinea il centro tecnologico e l'impianto di produzione di Ort im Innkreis L'importanza della relazione: "Abbiamo una linea pilota automatizzata nel centro tecnologico, che è adatta per la produzione di piccoli lotti, ma è in grado di simulare l'intero processo. Proprio come abbiamo impostato questa linea nella fase di prototipo, abbiamo cercato di avvicinarci molto "Come posso produrre parti nella produzione effettiva?" Ha aggiunto che il suo team ha ricevuto anche una simulazione del concetto di macchina di Benter, nonché l'analisi e la simulazione dei materiali da parte degli esperti SGL. "Per questo motivo, noi Attraverso lo sviluppo di HP-RTM, la nostra tecnologia di processo è stata ulteriormente migliorata e i progressi sono stati rapidi. "
"Lo applichiamo anche ai dispositivi di misurazione e alla fusione di resine." Fetscher ha dichiarato: "Per poter identificare i problemi e migliorare nelle prime fasi dello sviluppo dei processi, il coinvolgimento precoce dei fornitori di resina come Henkel ha svolto un ruolo importante. '
Ernst-Siebert ha dichiarato: "Questo è importante perché il processo è troppo complicato: è impossibile regolare un parametro per apportare tutti i miglioramenti necessari, è necessario regolare più parametri contemporaneamente".
Quando le parti sono completamente indurite, il robot le trasferisce dalla pressa HP-RTM all'unità di fresatura automatizzata, dove viene ritagliata e forata alla fine di ogni molla a balestra, e Fetscher ritiene che tale automazione sia lo standard del settore. Tuttavia, si sottolinea che il dispositivo di Benteler-Sigley è speciale e che il processo di taglio non ha alcun intervento manuale.
Con il progetto della molla della piastra posteriore Volvo che progredisce come previsto per raggiungere la massima produzione nel 2018, Benteler-Sigley ha ulteriormente rivolto la sua attenzione. "Abbiamo scoperto altre opportunità per le molle posteriori e stiamo lavorando duramente Sviluppa più applicazioni con gli OEM. "Fetscher ha dichiarato:" Le motivazioni e i driver di mercato rimangono gli stessi e le future strutture alternative dei veicoli potrebbero portare più potenziale a questa applicazione. "
Kerstan concorda: "Altre case automobilistiche hanno dichiarato che intendono adottare lo stesso concetto di molle in lastra composita leggera, e sono anche convinto che questo albero a molla compatta sia molto adatto per il corpo / telaio dei veicoli elettrici. Concetto. '
Inoltre, Benteler-Sigley utilizza anche la sua progettazione di molle a piastra trasversale e l'esperienza di produzione per la produzione di molle longitudinali rinforzate con fibra di vetro.
"Per mantenere la stessa o leggermente migliorata funzionalità, l'uso di materiali compositi anziché di acciaio per produrre molle a lamina offre enormi opportunità di riduzione del peso ad un costo ragionevole", spiega Ernst-Siebert.
Henkel si rivolge ad una serie di altre applicazioni automobilistiche, tra cui parti strutturali del corpo e parti esternamente irrorabili, come il processo RTM di superficie per realizzare il tetto.La società ha anche sviluppato un'adatta temperatura elevata per la produzione di massa di ruote rinforzate in fibra di carbonio. (Tg> 200 ° C) sistema di resina epossidica.