A Benteler-Sigley desenvolveu uma mola de folha composta leve e que ocupa pouco espaço para a plataforma global de múltiplos modelos da Volvo, permitindo a produção totalmente automatizada de HP-RTM.
O novo crossover SUV Volvo XC90, a Volvo está no novo global 'veículo arquitetura de plataforma escalável (referido como o' SPA ')' primeiro modelo de produção, irá eventualmente ainda não incluem lançado S60, S90, V60, V90 XC60 e vários outros modelos Benteler - SGL utilizando linhas de produção HP-RTM totalmente automatizados para a produção de fibra de vidro plataformas SPA / material de mola de lâmina eixo traseiro PU todos estes modelos, 2018, para se obter Até 500.000 peças por ano (foto da Volvo)
Como um fornecedor automotivo Benteler Automotive Industry Co. (Paderborn, Alemanha), Ltd. e provedor de soluções de fibra Grupo SGL (Alemanha Weisibadeng) joint venture, fundada em 2008, Benteler - SGL (Áustria Ried im Innkreis) produzido reforçado com fibra de componentes automóveis compósito, que compreende um flanco e pilares, portas, assentos e o spoiler, mas, até agora, a sua realização mais notável da produção em massa desde a primavera de folha composta perícia. desde a aquisição da Fischer empresa de tecnologia de composite (Áustria Ried im Innkreis) setor empresarial automóvel e im Innkreis construído segunda casa perto da fábrica de peças compostas na Áustria Ort em 2012, de inovação da empresa A maneira de obter uma capacidade de produção composta automotiva sem precedentes.
Em 2013, a Bentler-SGL substituiu o material de matriz de resina epóxi típico da época e apresentou uma fibra de vidro à van Mercedes-Benz Sprinter da Daimler AG (Stuttgart, Alemanha). / Molas de eixo frontal de poliuretano, em comparação com peças de aço, o peso de 15 kg a 6 kg, perda de peso de 65%.
Usando Henkel (Alemanha 杜塞尔多夫) cura rápida LOCTITE MAX resina 2 de poliuretano (PU) e uma moldagem por transferência de resina de alta pressão (HP-RTM) processo, Benteler - SGL Companhia conseguida ~ 100.000 por ano Produção de 150.000 peças.
Com a ascensão para a Volvo (Suécia Gotemburgo) / PU eixo traseiro produção mola de lâmina novo XC90 cruzamento de fibra de vidro SUV, a empresa está pronta para elevar este limite novamente. XC90 é arquitetura de plataforma de veículos escalável Volvo'( referido como o 'SPA') 'primeiros modelos de produção da nova plataforma global como parte integrante da mola placa também será S60, S90, V60, V90 e XC60, bem como qualquer carro maior pode ser desenvolvida Seja aplicado.
'Este é o maior rendimento no programa de peça indústria de compósitos automotivo, a 2018 vai atingir 500.000 peças por ano.' Benteler - SGL Managing Director Dr. Robert Ernst-Siebert disse: 'Além de trabalhar do nosso parceiros externos Benteler SGL e conhecimento profissional abrangente de construir uma forte parceria com clientes e fornecedores de resina para o nosso processo existente moldagem HP-RTM e pré-integrados em uma linha de produção totalmente automatizada para Importante, nós desenvolvemos um processo que não está atualmente disponível no mercado. '
A Benteler-Sigley e a cooperação da Volvo no projeto de molas de placas SPA vêm de uma vasta experiência. ”Temos a capacidade de produzir molas de folhas Sprinter van e outros componentes do sistema de suspensão estão disponíveis através do Bentler Automotive Group. A capacidade de produção, que pode ser integrada ao projeto de molas da Volvo. ”Ernst-Siebert explicou.
Cada mola de lâmina por seu design e funcionalidade necessária para decidir. Diretor Frank Fetscher de desenvolvimento de negócios Benteler Automotive Group explicou que as aplicações em chassis de FRP, e, consequentemente, este projeto determina o desempenho eo custo da mola prato. Volvo projeto -se para a mola da placa 60 usando um tecido de fibra de vidro camadas unidireccionais para satisfazer os requisitos de desempenho, custo e durabilidade, e limitações de espaço de instalação muito compactos. Embora esta mola compósito folha com o tamanho anterior da mola da placa de metal substancialmente O mesmo, mas a mola helicoidal e o suporte da suspensão são eliminados, de modo que o eixo se estende menos à área do tronco, aumentando assim o espaço do inventário.
“Com base nas propriedades do material, há algumas restrições no projeto.” Ele explicou que, da versão de luxo do XC90 ao compacto X60, um projeto de mola de lâmina deve atender aos requisitos de desempenho e estoque de todos os modelos. Ou seja, o comprimento e a largura são de 1200 mm e 60 mm, no entanto, o peso do SUV pode variar muito em comparação com um carro pequeno, portanto, três formas de curvatura são projetadas para fornecer uma mola adequada para cada peso do carro. Para os principais indicadores de levantamento e rigidez de diferentes modelos, por um lado, as buchas superior e interna podem ser movidas para fora e, por outro lado, usando diferentes almofadas no final da mola, o ajuste pode ser feito para cada modelo. Necessidade de fornecer capacidade adicional para ajustar o desempenho da mola, garantindo que o processo de produção é tão simples quanto possível.Por isso, a Benteler-Sigley é capaz de gerenciar um grande número de aplicações complexas. 'Volvo e nós desenvolvemos essa capacidade para fazer molas O fator rigidez se adapta a modelos diferentes ”, disse Fetscher.
De acordo com a solicitação da Volvo, o projeto e o processo de produção final foram verificados. "Apoiamos suas idéias sobre como verificar." Fetscher disse, além disso, inclui engenharia assistida por computador (CAE) e testes físicos. Os requisitos estão incluídos no nosso programa de fadiga CAE e no teste de fadiga mecânica. ”Ele apontou que isso inclui testes de carga de fadiga dinâmica dos dados de carga da estrada, bem como testes de carga estática, todos feitos sob diferentes condições ambientais. Disse que todos os componentes do chassi da Benteler Automotive Industry Co., Ltd. e da Benteler-Sigrid, como barra estabilizadora ou braço de controle inferior, foram testados e utilizados da mesma forma para a vida útil dos componentes. Uma boa previsão
Na fábrica de Ort im Innkreis, na Áustria, as molas de lâmina da Volvo são produzidas usando a resina de poliuretano LOCTITE MAX 2, usando o processo HP-RTM, mas as metas de produção anual mais altas precisam atingir novos níveis de automação. Todas as etapas de processamento são automatizadas e não há intervenção manual. ”Ernst-Siebert enfatizou repetidamente que“ esta linha de desenvolvimento interna é a chave para a nossa produção bem sucedida de peças finais de alta qualidade. ”Portanto, é perfeitamente compreensível que a Benteler - A SGL não está preparada para revelar muitos detalhes.
A primeira parte da linha inclui corte automático e pré-moldagem de reforços unidirecionais, que também é um aspecto do sistema de controle de produção. 'Somos capazes de controlar totalmente esta linha, incluindo inspeção automática.' Ernst-Siebert explica "Existem diferentes etapas de garantia de qualidade em toda a linha de produção, não apenas inspeção visual, mas também testes mecânicos automatizados. Todas as molas são testadas." Fetscher acrescenta que este teste verifica a rigidez da mola e 100% das peças. Funcionalidade, esta é a prática padrão para este tipo de aplicação.
A Ernst-Siebert insiste que a chave para obter usinagens estáveis e poderosas e obter partes reproduzíveis é o que ele chama de controle on-line de todos os parâmetros do material.Fetscher exemplifica: 'Uma pré-forma que não é adequada para layup, o sistema Essa incompatibilidade é detectada entre os parâmetros de teste e os parâmetros programados, para que possamos conhecer imediatamente o problema. Então, removemos as partes não qualificadas e fazemos as correções para garantir que essa parte da linha seja corrigida. 'Ele disse que o futuro A Benteler-Sigley se moverá em direção a uma linha de produção autocontrolada: "Este é o primeiro passo que damos nessa direção para obter um sistema de produção integrado Industrial 4.0".
A pré-forma é próxima operação automatizada linha de produção. Em primeiro lugar, o uso de adesivo epóxi avançada industrial ou um pó à base de poliuretano para estabilizar o laminado de tecido unidireccional, o adesivo é fundido por aquecimento e pressurização, a pré-arrefecida membro para obter consolidação em forma. então, uma pluralidade de pré-formas robô transportado em uma folha de mola para pressionar HP-RTM inferior do molde multi-cavidade. 'como parte do nosso desenvolvimento interno proprietária, temos Um dispositivo especial foi desenvolvido para todas essas transferências ”, disse Fetscher.
'Sense Xiexigeli ajuda, temos feito muita pesquisa e desenvolvimento, a definição do conceito do melhor material para este aplicações especiais Primavera placa, incluindo tecido e um aglutinante.' Ernst-Siebert assinalou que 'Não é tão parece tão simples, apenas uma parte do tecido são inteiramente adequados. por exemplo, estes materiais de mola de folha SGL desenvolvido, o qual é concebido para não só satisfazer os requisitos funcionais específicos dos componentes, mas também proporciona uma pré-forma estável '
Para a pré-forma, o molde é fechado, iniciar resina elenco. No entanto, a fim de tornar o processo HP-RTM para alcançar um forte nível de automação necessário profundidade do desenvolvimento. 'Key é otimizar o processo.' Ernst-Siebert afirmou, 'você tem à resina ter uma melhor compreensão através da cooperação com alta chinês, e nós fizemos isso. ao mesmo tempo, ele deve ter conhecimento profundo de tecido, por trabalhar com a SGL, temos feito isso, então sabemos como ajustar os parâmetros Atenda aos requisitos de tempo de ciclo e atinja a produção. '
'São dois grandes desafios propriedades mecânicas e de processo.' Frank Kerstan Henkel Adhesives Technologies unidade de negócios gerente de projeto global, 'como uma mola placa deve ser muito resistente e durável, capaz de suportar a cem em condições diferentes mil cargas dinâmicas. no entanto, a produção em massa requer elenco muito rápido e cura. 'ele descobriu que o poliuretano é ideal para esta aplicação.' poliuretano semelhante a fornecer uma resina epóxi de alta resistência, e também tem um alto Alongamento e tenacidade, ambos importantes para esta aplicação. ”Kerstan explicou.
'Existem muitos fornecedores de resinas epoxi, resinas de éster de vinilo e de poliuretano, mas para nossa determinado projecto, alto rendimento Henkel pode ser industrializada, satisfazer os requisitos estruturais do tempo de ciclo e custo.' Fetscher FIG.
Kerstan explicou que, uma vez que o teor de fibra de vidro no produto final de 55%, é relativamente elevada, de modo que a doçura é muito rapidamente fundido, mas não causar fibras de deslocamento, e para assegurar que um componente para o outro componente é de confiança '. LOCTITE MAX viscosidade duas resina à temperatura ambiente é de 200 ~ 300MPa ou CPS, mas caiu para 10cps a 90 ℃, permitindo fiável, e fibras sem as fibras deslocadas rápido impregnado.
Benteler - SGL im Innkreis planta utiliza uma variedade de dispositivos em que Ort, que compreende um dispositivo de Streamline Hennecke Companhia personalizado com uma cabeça de mistura, uma mistura Krauss-Maffei equipamento de medição, Uma impressora Dieffenbacher HP-RTM e um dispositivo de medição de design personalizado Cannon Afros para o processo HP-RTM, com duas cabeças de mistura dedicadas FPL14.
Para produzir molas de lâmina da Volvo, os principais componentes da resina de PU são desgaseificados para evitar a formação de bolhas de ar nos componentes, que são circulados na camisa de aquecimento e passados pelo tubo de aquecimento antes de serem dosados nas duas cabeças de mistura / injeção. Mantenha a temperatura.A pressão na cabeça de mistura é 120 ~ 140 bar.Cada cabeça de mistura pode injetar 11kg de resina em 22s.
Equipamentos típicos de medição, mistura e vazamento, através do medidor de fluxo de massa para enviar dados ao sistema de controle para monitorar continuamente o fluxo de cada componente.Se um desvio do valor especificado for detectado, o sistema executa imediatamente os parâmetros da bomba de dosagem relevante. Gerenciamento, recuperação em tempo real do fluxo necessário Em uma área de 90 m2, vários dispositivos de armazenamento, condicionamento e bombeamento de resina são instalados.
Assim como o aquecimento da resina é necessário para otimizar a impregnação do fluxo e da pré-forma, o molde aquecido também é muito importante para a cura do compósito.Uma configuração de molde de várias cavidades é usada aqui.Estst-Siebert disse que embora O relatório propõe 8 a 10 ou até 12 cavidades, mas o número de cavidades realmente utilizadas depende do rendimento do projeto. 'Isso pode ser alterado de acordo com as necessidades do cliente e o design do componente.' Ele acrescentou: 'Para satisfazer Para o tempo de ciclo exigido pelo cliente, utilizamos um molde com múltiplas cavidades, que foi concluído em 10 minutos. ”Embora esse tempo não inclua a colocação da pré-forma ou a remoção das peças, ambas as operações são automatizadas. , seu design atende aos requisitos de produção dos componentes.
A fim de se adaptar ao desenho diferente três mola curvatura, desenvolvemos três superior do molde diferente para cada um dos moldes superior e são desenvolvidos três matriz inferior, para ser capaz de variar a espessura da mola. Assim, nove molde inferior diferente, eventualmente modelo de mistura de acordo com o fim de ser usada em produção. além disso, existem opções adicionais. explicado com Kerstan utilizando resina de uretano LOCTITE MAX, podem ser adicionados ao catalisador de acordo com o tamanho do elemento para reduzir ainda mais o tempo de cura. ele também notado, um externo ou agente de libertação de molde interno. "se utilizando um agente de libertação externo ou o uso de agente de libertação de molde interno, depende em parte do programa e o tempo do ciclo de maquinagem e o tempo de permanência. 'no entanto, ele avisado que a mola da placa é uma dinâmica carregado membro, agente de libertação de molde, de modo interno pode afectar o desempenho do elemento. 'corresponde à composição química dos produtos auxiliares de resina, tais como ligantes, catalisadores e outros agentes de libertação de molde internos importantes.' com Kerstan também notado, é a forma do molde determina o mais Fatores-chave para um bom método de liberação: 'Se houver uma ranhura e um ângulo de liberação difícil, um agente de liberação externo pode ser necessário.'
linha de produção automática para dois novos imprensa é o conselho da Volvo na primavera. 'A fim de alcançar o rendimento máximo, nós estabelecemos uma segunda linha de produção automatizada.', disse Ernst-Siebert. Devido ao alto grau de automação, portanto, apenas uma pequena quantidade de técnico para operar essas linhas. 'temos dois turnos, se necessário, também pode ser implementado em três turnos.', disse Ernst-Siebert, 'nós podemos ser muito flexíveis para atender às necessidades dos clientes, se necessário, podemos semana 7 Dias, execute essas linhas de produção 24 horas por dia.
Estas prensas de produção são comparáveis a uma prensa de estação dupla de transporte de 1600 toneladas no centro de P & D da Ried im Innkreis, e Ernst-Siebert enfatiza o centro de tecnologia e a fábrica de Ort im Innkreis. A importância do relacionamento: "Temos uma linha piloto automatizada no centro de tecnologia, que é adequada para a produção de pequenos lotes, mas pode simular todo o processo. Assim como montamos essa linha na fase de protótipo, tentamos muito perto de "Como posso fazer peças na produção real?" Ele acrescentou que sua equipe também recebeu uma simulação do conceito de máquina de Benter, bem como análise e simulação de materiais por especialistas da SGL. 'Por causa disso, nós Através do desenvolvimento do HP-RTM, nossa tecnologia de processo foi aprimorada e o progresso foi rápido.
“Também aplicamos isso a dispositivos de medição e fundição de resinas.” Fetscher disse: “Para poder identificar problemas e melhorar nos primeiros estágios do desenvolvimento do processo, o envolvimento precoce de fornecedores de resinas como a Henkel desempenhou um papel importante. '
Ernst-Siebert disse: "Isso é importante porque o processo é muito complicado. É impossível ajustar um parâmetro para fazer todas as melhorias necessárias. Você precisa ajustar vários parâmetros de uma só vez."
Quando as peças estão totalmente curadas, o robô as transfere da impressora HP-RTM para a unidade de fresagem automatizada, onde é aparada e perfurada no final de cada mola de lâmina, e acredita que essa automação é o padrão da indústria. No entanto, ressalta-se que a fixação do Benteler-Sigley é especial, e seu processo de corte não tem intervenção manual.
Com o projeto da mola traseira da Volvo progredindo conforme o planejado para alcançar a máxima produção em 2018, a Benteler-Sigley voltou sua atenção ainda mais: “Descobrimos outras oportunidades para as molas da placa traseira e estamos trabalhando duro. Desenvolva mais aplicativos com OEMs. 'Fetscher disse:' A motivação e os direcionadores de mercado permanecem os mesmos, e futuras estruturas de veículos alternativas podem trazer mais potencial a esta aplicação. '
A Kerstan concorda: “Outros fabricantes de automóveis indicaram que pretendem adotar este mesmo conceito de mola de chapa compósita leve, e também estou convencido de que este eixo de mola de placa compacto é muito adequado para o corpo / chassis de veículos elétricos. Conceito.
Além disso, a Benteler-Sigley também usa seu design de molas de placa transversal e experiência de produção para produção de molas reforçadas com fibra de vidro longitudinal.
"Para manter a funcionalidade igual ou ligeiramente melhorada, o uso de materiais compósitos em vez de aço para fazer molas de lâmina oferece enormes oportunidades para redução de peso a um custo razoável", explica Ernst-Siebert.
A Henkel tem como alvo uma série de outras aplicações automotivas, incluindo partes estruturais do corpo e partes externamente pulverizáveis, como o processo RTM de superfície para fazer o teto.A empresa também desenvolveu uma alta temperatura adequada para a produção em massa de rodas reforçadas com fibra de carbono. (Tg> 200 ° C) sistema de resina epóxi.