Benteler-Sigleyは、ボルボのマルチモデルSPAグローバルプラットフォーム用の軽量で省スペースな複合板ばねを開発し、完全自動化されたHP-RTM生産を可能にしました。
新しいボルボXC90のクロスオーバーSUVは、ボルボは、最終的にはまだS60、S90、V60、V90を発売していないが含まれます、生産の最初のモデル「（SPA新しいグローバルと呼ばれる「）」車両スケーラブルなプラットフォームアーキテクチャ」でありますXC60と他のいくつかのモデルBenteler - SGL得るために、すべてのこれらのモデル、2018ガラス繊維プラットフォームのSPA /リアアクスル板ばね材の生産のPUのためのHP-RTM完全に自動化生産ラインを使用して最大50万パーツ（Volvoからの写真）
2008年に設立された自動車部品メーカーBenteler自動車工業株式会社（パーダーボルン、ドイツ）と繊維ソリューションプロバイダSGLグループ（ドイツWeisibadeng）の合弁会社として、Benteler - SGL（オーストリアリートイムインクライス）、これまでの大量生産のその最も顕著な成果を繊維強化複合自動車部品、脇腹や柱を備え、ドア、シートやスポイラーを生産したが、専門知識複合板バネ以来。フィッシャーの複合技術企業の買収（オーストリアリートイムインクライス）以来、自動車事業部門とイムインクライスは2012年にオーストリアOrtとで複合部品工場の近くに第二の家を建て、同社の技術革新これまでにない自動車複合材生産能力を得る方法。
2013 Bentelerは - SGL社は、一度に、典型的なエポキシマトリックス材料を交換し、ダイムラーAG（シュトゥットガルト、ドイツ）メルセデス - ガラス繊維メルセデススプリンターバンを実証/ポリウレタンフロントアクスルスプリング、スチールパーツと比較して、重量は15kgから6kg、重量損失は65％です。
ヘンケル（ドイツ杜塞尔多夫）を使用すると、高速LOCTITE MAX 2ポリウレタン樹脂（PU）を硬化させ、高圧樹脂トランスファー成形（HP-RTM）プロセス、Benteler - SGL社は年間〜10万達成しました150,000の部品の生産。
ボルボ（スウェーデンGothenberg）新しいXC90クロスオーバーSUVのガラス繊維/ PUリアアクスル、リーフスプリング生産のための上昇により、同社は再びこのしきい値を上げる準備ができている。XC90はボルボのスケーラブルな車両プラットフォームアーキテクチャ（あります「板バネの不可欠な部分として新たなグローバルプラットフォームの最初の生産モデルもS60、S90、V60、V90とXC60になるだけでなく、任意の大きな車が開発されてもよい）「SPA」と呼ば応募してください。
Benteler「これは、2018年に自動車産業複合部品プログラムにおける最高収率は、年間50万個のパーツに達するある」 - SGLマネージング・ディレクターのDr.ロバート・エルンスト・シーベルトは、私たちからの作業に加えて」と言いました外部パートナーBenteler SGLと当社の既存のHP-RTM成形プロセスのための顧客や樹脂サプライヤーとの強力なパートナーシップを構築して、完全に自動化された生産ラインに事前統合の包括的な専門的な知識重要なのは、現在市場に出回っていないプロセスを開発したことです。
Benteler - 豊富な経験からSPA基板設計スプリングにボルボとSGLのコラボレーションは、「我々は、スプリンターバン板バネを生産する能力を有し、またBenteler自動車グループによる他のサスペンションシステムの構成要素を備えていてもよいです。生産能力は、すべてVolvoの板ばねプロジェクトに統合することができます」Ernst-Siebert氏は説明します。
そのデザインと決定するのに必要な機能によって、各板バネ。事業開発Benteler自動車グループのフランクFetscherディレクターは、FRPシャーシのアプリケーションと説明し、それに応じて、この設計は、板バネの性能とコストを決定します。ボルボのデザイン板バネ60の性能、耐久性およびコスト要件を満たすために、ガラス繊維一方向織物層を使用して、非常にコンパクトな設置スペースの制約まで実質的金属板バネの前のサイズと、この複合板バネが、同じ、しかし、シャフトはそれによって在庫スペースを増加させる、より少ないトランク領域に延びるように、サスペンションストラットとコイルスプリングをキャンセルします。
XC90の高級バージョンからコンパクトなX60に至るまで、リーフスプリングデザインはすべてのモデルの性能と在庫要件を満たす必要があると彼は説明しました。すなわち、長さと幅1200ミリメートルと60ミリメートルの両方が、小型車に比べ、SUVの重量が大きなギャップであってもよい。従って、曲率の形状の三種類のデザイン、各板ばねに適した車両の重量を提供するために主な指標持ち上げ、剛性の異なるモデルに対して、一方では、一方ために、各モデルに対して、異なるライナースプリング端部の使用を介して外側に上部インナーライナーとを移動させることによって調整することができます確保しながら必要性は、追加容量の春性能の調整のために提供すること、できるだけ簡便な製造プロセスので、Benteler - 複雑なアプリケーションのボルボの多数を管理することができると私たちは春を作るために一緒にこの能力を開発しましたSGL。剛性係数は異なるモデルに適応します」とFetscher氏は述べています。
最終的な設計と製造プロセスのために規定する要件を持つボルボ合わせが検証されます。「我々は、彼らが確認する方法のアイデアをサポートしています。」Fetscherは言った、加えて、コンピュータ支援エンジニアリング（CAE）と物理のテストが含まれています。「私たちは彼らになります私たちのプログラムCAE疲労および機械的疲労試験への要件。「と彼は、これは、異なる環境条件の下で行われているすべてのそれらの道路負荷データから動的疲労負荷テスト、および静的な負荷テストを、含まれていることを指摘した。FetscherサプリメントSGLも同様の試験を行った、そのようなアンチロールバーのようなすべてのシャーシコンポーネント、又はロアコントロールアーム等、及び部品寿命 - 自動車工業株式会社本テラー用Bentelerは前記しました良い予測。
HP-RTMプロセスを使用したオーストリアOrtとイムインクライス工場では、板バネボルボは2つのポリウレタン樹脂が生成されるLOCTITE MAXを使用して。しかし、より高い生産目標は、自動化の新しいレベルに到達するために必要な。「原料から。、全ての処理工程が自動化され、何も人間の介入は、この内部で開発した製品ラインは、したがって、」完全に理解Bentelerを高品質の最終部品を製造するために私たちの成功の鍵である「エルンスト・シーベルトを繰り返していることを強調していません」 - SGLは多くの詳細を明らかにする用意はない。
この行の最初のセクション生産管理システムの一態様を示すことである一方向強化自動切断及びプリフォーム材料を含む。「我々は、完全に自動検出を含む生産ラインを制御することができる。」エルンスト・シーバートは説明「全体の生産ラインは、異なる品質保証ステップ、目視検査だけでなく、自動機械的試験だけではなく、を有している。各板バネが検出される。」Fetscherは、こわさ検出装置とばね部材の100％検査を追加これは、このタイプのアプリケーションの標準的なプラクティスです。
エルンスト・シーベルトは、主張安定した、強力な処理及び再生キーメンバーを取得し、材料Fetscher例のすべてのパラメータの彼のオンライン制御を言った：「不適切なプリフォームのプライ、システムがしますこの不一致の検出パラメータとプログラミングパラメータの間に検出するので、我々はすぐに問題を知ることができます。私たちはその後、欠陥部品を削除し、ラインのこの部分が固定されていることを確認するために修正を行います。「と彼は将来のことを言いました、Benteler - SGLは、開発から生産ラインの方向を制御します「これは工業生産4.0の統合システムを得るために、この方向で私たちの最初のステップです。」。
プリフォームは、まず、先進エポキシ接着剤又は一方向織物積層体を安定化するポリウレタン系粉末の使用は、接着剤は、加熱加圧により溶融される。次の操作の自動化生産ラインで予め冷却します成形された部品は一体化され、1つの板ばね上の複数のプリフォームをHP-RTMプレスのマルチキャビティ下部ダイに移送します。 '独自の内部開発の一環として、そのようなすべての移送のための特別な備品が開発されました」とFetscher氏は述べています。
「センスXiexigeliのヘルプに、我々は、研究開発の多くは、ファブリックおよびバインダーを含む、この特殊な板バネの用途に最適な素材、の概念の定義を行っている。」エルンスト・シーベルトは、それがないようである」と指摘しました例えば、SGLはこれらの板ばね用に開発された材料でできており、その特別な設計は部品の機能要件を満たすだけでなく、安定したプリフォームを提供します。 。
プリフォームに、金型が閉じられ、キャスト樹脂を開始する。しかし、開発の自動化に必要な深さの強いレベルを達成するためにHP-RTMプロセスを作るために。「キーはプロセスを最適化することである。」エルンスト・シーベルトを使用すると、樹脂に持っている」、アサート中国高いとの協力を通じて、より良い理解を持って、私たちはそれをした。同時に、それは、ファブリックの深い知識を持っている必要があり、SGLと協力して、我々はこれを行っているので、我々は、パラメータを調整する方法を知っていますサイクルタイム要件を満たし、生産を達成します。
「二つの主要な課題の機械的特性およびプロセスです。」フランクKerstanヘンケル接着剤・テクノロジーズ事業部門のグローバルプロジェクトマネージャー、「は、板バネは、異なる条件の下で百に耐えることができ、非常に厳しいと耐久性でなければなりませんしかし、多量生産には非常に高速のキャスティングと硬化が必要です」ポリウレタンはエポキシに似た高強度を提供し、伸びと靭性の両方がこのアプリケーションにとって重要です」Kerston氏は説明します。
「多くのサプライヤーエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂やポリウレタンがありますが、私たちの特定のプロジェクトのために、ヘンケルの高い収率が工業化することができ、サイクルタイムとコストの構造要件を満たす。」Fetscher図。
Kerstanは、55％の最終製品中のガラス繊維の含有量から、比較的高い、と説明し、そのトリックは非常に急速にキャストされますが、転位繊維を引き起こし、そして次のコンポーネントに一つの成分が信頼できることを保証するものではありません。 " LOCTITE MAX 2樹脂は、室温で200〜300mPaまたはcpsの粘度を持ちますが、90℃で10cpsに低下し、繊維をシフトさせることなく、繊維の確実かつ迅速な含浸を可能にします。
Benteler-Sigleyは、Ort im Innkreis工場で、カスタムミキシングヘッドとKraussMaffeiミキシングメータリングデバイスを備えたHennessy Streamlineユニットなど、さまざまな機器を使用しています。 A Diefenbacher HP-RTMプレス、HP-RTMプロセス用のCannon Afrosカスタム設計の計量装置、2つの専用FPL14ミキシングヘッドを備えています。
ボルボ板ばねの製造のために、樹脂の主要成分は、部分的に気泡の形成を回避するために、PU脱気た二つの混合/注入を加熱して混合ヘッドパイプに計量供給される前に、これらのコンポーネントは、加熱マントル内を循環します温度を保つ混合ヘッドの圧力は120〜140バールで、各混合ヘッドは22kgで11kgの樹脂を注入できます。
典型的な計量、制御システムに質量流量計データによって、混合および機器を鋳造する連続した各成分の流量を監視する。検出されたパラメータは、定量ポンプは、直ちに指定された値からずれると関連付けられている場合、システムを管理、必要な流れへのリアルタイム回復90m2の領域には、さまざまな樹脂貯蔵、コンディショニング、ポンプ装置が設置されています。
ここで使用される硬化複合材料は、一方の金型キャビティの構成よりなるために加熱された金型も重要であり、流れを最適化し、必要に応じて予備成形するように含浸させた樹脂を加熱する。エルンスト、Siebertのは前者であるが、と言っ8 12〜10、さらにはポケットの報告書が、実際に使用される番号は、プロジェクトの空洞の収量に依存します。「これは、顧客の要件や部品設計に応じて変更することができる。」と彼は会うために」追加しました顧客のために必要なサイクル時間、我々はこの時間は、プリフォームまたは抽出部材には含まれていませんが」10分以内。成形完了時に、複数の金型キャビティを使用するが、二つの操作が自動化されていますその設計はコンポーネントの生産要件を満たしています。
三つの異なるスプリングの曲率の設計に適応するために、我々は、上型のそれぞれのための3つの異なる上型を開発し、スプリングの厚さを変えることができるように、3つの下金型を開発している。このように、9つの異なる下型結局製造に使用するために応じてモデルを混合する。加えて、追加のオプションがある。LOCTITE MAXウレタン樹脂を用いKerstanして説明し、さらに硬化時間を短縮する部材の大きさに応じて触媒に添加することができる。彼はまた述べ、外部または内部離型剤。「外部離型剤または内部離型剤の使用を使用しているかどうか、パートプログラムと加工サイクルタイムと滞留時間に依存します。「しかし、彼は板バネがロードされ、動的であることを警告しました部材ので、内部離型剤は、部材の性能に影響を与える可能性は「は、結合剤、触媒および他の重要な内部離型剤として樹脂補助製品の化学組成に一致する。」Kerstanでも述べたように、金型の形状は、ほとんどが決定されます主要な要因を解除するための最良の方法：「そこに溝があると難しい角度をストリッピングした場合、外部離型剤を必要とするかもしれません」。
二つの新しいプレスの自動生産ラインは、春にボルボのボードです。「最大収率を達成するために、我々は、第二の自動化生産ラインを確立している。」エルンスト・シーベルトは述べています。高度な自動化のために、のようにごく少量技術者がこれらの行を操作する。私たちは二重のシフトを持っても、3つの交代で実施することができる。必要であれば「エルンスト・シーベルトは、私たちが必要な場合は、顧客のニーズを満たすために非常に柔軟であることができ」、私たちは週7ことができました日、24時間これらの行を実行するための日」。
Bentelerこれらのプレスの生産は、 - 2 - 駅の開発の中心部に位置SGLリートイムインクライスプレス1600トンシャトル同等のエルンスト・シーベルトは、Ortとイムインクライス技術センター製造施設を強調しました。この関係の重要性は次のとおりです。「小規模バッチ生産に適した自動化パイロットラインが技術センターにありますが、プロセス全体をシミュレートすることができます。 「実際の生産で部品を作るにはどうすればいいですか」彼は、彼のチームが、Benterのマシンのコンセプトのシミュレーションと、SGLの専門家による材料の解析とシミュレーションも受け取ったと付け加えました。 HP-RTMの開発を通じて、当社のプロセス技術はさらに改善され、進歩は急速に進んでいます。
Fetscher氏は次のように述べています。「問題を特定し、プロセス開発の初期段階で改善するために、ヘンケルなどの樹脂供給業者の早期参画が重要な役割を果たしました。 '
Ernst-Siebert氏は次のように述べています。「プロセスが複雑すぎるため、これは重要です。必要な改善を行うために1つのパラメータを調整することは不可能で、複数のパラメータを同時に調整する必要があります。
部品が完全に硬化すると、ロボットはHP-RTMプレスから自動フライス加工ユニットに移し、各リーフスプリングの先端でトリミングして穴あけを行います.Fetscherは、このような自動化が業界標準であると考えています。しかし、Benteler-Sigleyのフィクスチャは特別であり、そのトリミングプロセスには手動による介入はないことが指摘されています。
ボルボの後に計画されたように、板バネのプロジェクトが進行していると、2018年における最高収率を達成するためには、Benteler - SGLは、その光景を遠くに「私たちは、リーフスプリングの後に他の機会を見つけたており、それが働いています。 Fetscher氏は次のように述べています。「モチベーションと市場のドライバーは変わらず、今後の代替車両構造はこのアプリケーションに大きな可能性をもたらす可能性があります。
カースター氏は次のように述べています。「他の自動車メーカーは、同じ軽量コンポジットシートスプリングコンセプトを採用しようとしており、このコンパクトプレートスプリングシャフトは電気自動車のボディ/シャシーに非常に適していると確信しています。コンセプト。
さらに、Benteler-Sigleyは、横方向の板バネ設計と縦方向のガラス繊維強化スプリング製造の生産経験も使用しています。
「同じかまたはわずかに改良された機能性を維持するために、板ばねを作るために鋼の代わりに複合材料を使用することは、合理的なコストで重量削減のための大きな機会を提供する」とErnst-Siebertは説明する。
ヘンケルは、屋根を作るためのサーマルRTMプロセスなどの構造体部品や外部スプレー可能な部品など、数多くの自動車アプリケーションをターゲットにしています。また、炭素繊維強化ホイールの大量生産に適した高温を開発しました。 （Tg> 200℃）エポキシ樹脂系である。