Компания Benteler-Sigley разработала легкую, компактную композитную листовую пружину для универсальной глобальной платформы SPA Volvo, позволяющую полностью автоматизировать производство HP-RTM.
Новый гибридный кроссовер XC90 от Volvo - первая модель, которая будет выпущена на новой глобальной «расширяемой платформе» платформы Volvo («SPA»), в которую в конечном итоге войдут S60, S90, V60, V90, которые еще не запущены. Несколько моделей, таких как XC60. Benteler-Sigley использует полностью автоматизированную линию HP-RTM для производства пружин из стеклопластика / PU для всех этих моделей на платформе SPA. К 2018 году выход будет До 500 000 частей в год (фотография от Volvo)
В качестве совместного предприятия между поставщиком автомобильных шин первого этажа Bentler Automotive Industry GmbH (Падерборн, Германия) и поставщиком волоконных решений SGL Group (Висбаден, Германия), Bentler была основана в 2008 году. - Sigri (Rie im Innkreis, Австрия) производит широкий спектр армированных волокном автомобильных композитных компонентов, включая фланги и колонны, двери, спойлеры и сиденья, но, безусловно, самым заметным достижением является массовое производство. С момента приобретения автомобильной бизнес-единицы Fischer Composites Technology (Ried im Innkreis, Австрия) и строительства второй фабрики композитных деталей недалеко от Ort im Innkreis в Австрии в 2012 году компания внедрила инновации Способ получения беспрецедентных производственных мощностей по производству автомобильных композитов.
В 2013 году Bentler-SGL заменил типичный материал матрицы эпоксидной смолы в то время и представил стекловолокно Mercedes-Benz Sprinter van Daimler AG (Штутгарт, Германия). / Полиуретановые передние пружины, по сравнению со стальными частями, весом от 15 кг до 6 кг, потеря веса 65%.
Используя технологию Henkel (Дюссельдорф, Германия), быстро отверждающуюся полиуретановую смолу LOCTITE MAX 2 (PU) и процесс литья под давлением высокого давления (HP-RTM), Benteler-SGL достигла 100 000 в год ~ Производство 150 000 деталей.
С увеличением производства рессорных пружин из стекловолокна / ПУ для нового кроссовера XC90 в Volvo (Готенберг, Швеция) компания готовится снова повысить этот порог. XC90 - это архитектура масштабируемой платформы транспортного средства Volvo ( Первой моделью, названной «SPA»), выступила на этой новой глобальной платформе. В этом случае листовые пружины также будут доступны на S60, S90, V60, V90 и XC60, а также на любых более крупных автомобилях, которые могут быть разработаны. Применяется.
«Это самый сложный компонентный компонентный компонент в автомобильной промышленности и достигнет 500 000 частей в год к 2018 году». Д-р Роберт Эрнст-Зиберт, управляющий директор Benteler-Sigley, сказал: «Помимо сотрудничества с нами В дополнение к всестороннему опыту наших партнеров, Benteler и SGL, мы установили прочные партнерские отношения с нашими клиентами и поставщиками смол, и мы интегрировали наши существующие процессы HP-RTM и предварительной формовки в полностью автоматизированную производственную линию. Важно, что мы разработали процесс, который в настоящее время не доступен на рынке ».
«Benteler-Sigley» и Volvo сотрудничают в области дизайна пластин в SPA-лайнере благодаря обширному опыту. «У нас есть возможность выпускать пружинные пружины Sprinter, а другие компоненты системы подвески доступны через Bentler Automotive Group. Производственные мощности, все из которых могут быть интегрированы в проект ливневой весны Volvo », - объяснил Эрнст-Зибер.
Фрэнк Фетшер (Frank Fetscher), директор по развитию бизнеса для применения шасси FRP в Bentler Automotive Group, объясняет, что эта конструкция определяет производительность и стоимость листовой пружины. Предназначен для Volvo Листовая пружина использует до 60 слоев однонаправленной ткани из стекловолокна для удовлетворения требований к производительности, долговечности и стоимости, а также очень компактных ограничений пространства для монтажа. Хотя составные листовые рессоры и предыдущие металлические листовые рессоры имеют одинаковый размер. То же самое, но спиральная пружина и амортизационная стойка устранены, так что вал простирается меньше на площадь багажника, тем самым увеличивая пространство инвентаря.
«Основываясь на свойствах материалов, есть некоторые ограничения на дизайн». Он объяснил, что из роскошной версии XC90 для компактного X60 дизайн листовой пружины должен соответствовать требованиям к производительности и запасам всех моделей. То есть длина и ширина составляют 1200 мм и 60 мм. Однако вес внедорожника может сильно различаться по сравнению с небольшим автомобилем. Поэтому три формы кривизны предназначены для обеспечения подходящей листовой пружины для каждого веса автомобиля. С одной стороны, основные индикаторы подъема и жесткости различных моделей, с одной стороны, верхние и внутренние втулки могут быть перемещены наружу, а с другой стороны, с использованием разных прокладок в конце пружины, для каждой модели может быть выполнена регулировка. Необходимо обеспечить дополнительную мощность для регулировки весенних характеристик, гарантируя, что процесс производства максимально прост. Поэтому Benteler-Sigley может управлять большим количеством сложных приложений. «Volvo и мы разработали эту возможность для создания пружин Коэффициент жесткости приспосабливается к различным моделям », - сказал Фетшер.
По просьбе Volvo был подтвержден дизайн и окончательный производственный процесс: «Мы поддерживаем их идеи о том, как проверить». Кроме того, Фетчер включает в себя компьютерную технику (CAE) и физическое тестирование. «Мы также Требования включены в нашу программу усталости CAE и механическое испытание усталости ». Он отметил, что это включает в себя тестирование динамической усталостной нагрузки из данных дорожной нагрузки, а также тестирование статической нагрузки, все из которых выполняются в различных условиях окружающей среды. Сказал, что все компоненты шасси Benteler Automotive Industry Co., Ltd. и Benteler-Sigrid, такие как стабилизатор поперечной устойчивости или нижний рычаг управления, были аналогичным образом протестированы и использованы на срок службы компонентов. Хорошее предсказание.
На заводе Ort im Innkreis, Австрия, листовые пружины Volvo производятся с использованием полиуретановой смолы LOCTITE MAX 2 с использованием процесса HP-RTM. Однако более высокие годовые производственные показатели должны достичь новых уровней автоматизации. Все этапы обработки автоматизированы и ручного вмешательства нет ». Эрнст-Зиберт неоднократно подчеркивал, что« эта внутренняя линия развития является ключом к нашему успешному производству высококачественных конечных деталей ». Поэтому совершенно понятно, что Benteler - SGL не готов раскрывать много деталей.
Первая часть линии включает автоматическую резку и предварительную формовку однонаправленных подкреплений, что также является аспектом системы управления производством: «Мы можем полностью контролировать эту линию, включая автоматическое обследование». Эрнст-Зибер объясняет «Существуют разные этапы обеспечения качества на всей производственной линии, а не только визуальный осмотр, а также автоматическое механическое тестирование. Каждая листовая пружина будет проверена». Фетшер добавляет, что этот тест проверяет жесткость пружины и 100% деталей. Функциональность, это стандартная практика для этого типа приложений.
Эрнст-Зиберт настаивает на том, что ключом к достижению стабильной, мощной обработки и получения воспроизводимых частей является то, что он называет онлайн-контролем всех материальных параметров. Фетчер иллюстрирует: «Предварительная форма, которая не подходит для простоя, система будет Это несоответствие обнаруживается между тестовыми параметрами и запрограммированными параметрами, чтобы мы могли сразу знать проблему. Затем мы удаляем неквалифицированные части и вносим исправления, чтобы убедиться, что эта часть строки исправлена ». Он сказал, что будущее Benteler-Sigley будет двигаться к самоконтролируемой производственной линии. «Это первый шаг, который мы предприняли в этом направлении, чтобы получить интегрированную производственную систему Industrial 4.0».
Предварительная формовка является следующим этапом в этой автоматизированной производственной линии. Во-первых, промышленное усовершенствованное эпоксидное или полиуретановое порошковое связующее используется для стабилизации однонаправленного тканевого ламината, а связующее вещество расплавляется теплом и давлением. Затем формованная деталь консолидируется, а затем робот транспортирует несколько заготовок на одной листовой пружине в матричный пресс-штамп HP-RTM. «В рамках нашего внутреннего внутреннего развития мы имеем Для всех таких передач был разработан специальный прибор, - сказал Фетшер.
«Спасибо за помощь SGL, мы провели много исследований и разработок, чтобы определить лучшие материальные концепции этого специального листового весеннего применения, в том числе ткани и клеи». Эрнст-Зибер указывает: «Это не похоже на Кажется, что это так просто, только несколько тканей идеально подходят. Например, SGL состоит из материалов, разработанных для этих листовых рессор. Его специальная конструкция не только удовлетворяет функциональным требованиям компонентов, но также обеспечивает стабильные заготовки. .
После того, как преформа будет размещена, пресс-форма закрывается и начинается литье смолы.Однако, для достижения высокого уровня автоматизации в процессе HP-RTM требуется глубокое развитие. «Ключ должен оптимизировать процесс». Эрнст-Зиберт утверждает: «Вы должны быть на смоле У меня есть глубокое понимание. Работая с Henkel, мы это сделали. В то же время мы должны иметь глубокое понимание структуры. Работая с SGL, мы тоже это сделали. Поэтому мы знаем, как настроить параметры. Отвечайте требованиям времени цикла и достигайте производства ».
«Две основные проблемы - это механические свойства и процессы». Фрэнк Керстан, глобальный менеджер по проектам бизнес-подразделения Henkel's Adhesive Technology, сказал: «Листовые пружины должны быть очень прочными и долговечными, способными выдерживать сотни условий в разных условиях. Тысячи динамических нагрузок. Однако для производства большого объема требуется очень быстрое литье и отверждение ». Он обнаружил, что полиуретан идеально подходит для этого применения.« Полиуретан обеспечивает высокую прочность, подобную эпоксидной смоле, а также обладает высокой Удлинение и ударная вязкость, которые оба важны для этого применения », - пояснил Керстан.
«Существует много поставщиков смол, предлагающих эпоксидные смолы, смолы на основе винилового эфира и полиуретаны. Однако для наших специальных проектов Henkel может удовлетворять требованиям времени цикла и стоимости производства с высокой промышленной отдачей», - сказал Фетшер.
Керстан объяснил, что, поскольку содержание стекловолокна в конечном продукте составляет 55%, что является относительно высоким, тигель выливается очень быстро, но он не вызывает несоосность волокна, и необходимо обеспечить надежную защиту одной части к другой. Смола LOCTITE MAX 2 имеет вязкость 200-300 мПа или сП при комнатной температуре, но падает до 10 сПа при 90 ° С, что позволяет надежно и быстро пропитывать волокно без смещения волокна.
Компания Benteler-Sigley использовала на своем заводе Ort im Innkreis разнообразное оборудование, в том числе подразделение Hennessy Streamline с пользовательской смесительной головкой и измерительным устройством KraussMaffei. Пресс Dieffenbacher HP-RTM и заказное устройство Cannon Afros для процесса HP-RTM с двумя специализированными головками для смешивания FPL14.
Чтобы изготовить листовые рессоры Volvo, основные компоненты полиуретановой смолы дегазируют, чтобы избежать образования пузырьков воздуха в компонентах, которые циркулируют в нагревательной рубашке и проходят через нагревательную трубу перед дозированием в две смесительные головки смешивания / впрыска. Давление в смесительной головке составляет 120 ~ 140 бар. Каждая смешивающая головка может впрыскивать 11 кг смолы в 22 с.
Типичное измерительное, смешивающее и разливочное оборудование через массовый расходомер для передачи данных в систему управления для непрерывного контроля потока каждого компонента. Если обнаружено отклонение от указанного значения, система немедленно выполняет параметры соответствующего дозирующего насоса. Управление, восстановление в реальном времени требуемого потока. В области 90 м2 установлены различные устройства хранения, кондиционирования и перекачки смолы.
Так же, как нагревание смолы необходимо для оптимизации пропитки потока и заготовки, нагретая форма также очень важна для отверждения композита. Здесь используется многослойная форма пресс-формы. Эрнст-Зиберт сказал, что хотя В докладе предлагается от 8 до 10 или даже 12 полостей, но количество реально используемых полостей зависит от выхода проекта. «Это может быть изменено в соответствии с потребностями клиентов и составом компонентов». Он добавил: «Чтобы удовлетворить В течение времени цикла, требуемого клиентом, мы использовали пресс с несколькими полостями, который был завершен через 10 минут ». Хотя на этот раз не предусмотрено размещение заготовки или удаление деталей, обе операции автоматизированы. , его конструкция отвечает требованиям производства компонентов.
Для адаптации к трем различным конструкциям пружинной кривизны были разработаны три различные формы верхней формы. Для каждой верхней формы были разработаны три нижние формы для изменения толщины пружины. Таким образом, наконец, можно использовать девять различных нижних форм. Керстан объяснил, что с полиуретановой смолой LOCTITE MAX можно добавлять катализатор в зависимости от размера детали, чтобы еще больше сократить время отверждения, а также указал, что внешний может использоваться. Или внутренний агент-релиз. «Независимо от того, зависит ли использование внешнего агента-разделителя или внутреннего агента разблокировки от программы обработки детали, времени цикла и времени ожидания во время обработки». Однако он предупредил, что, поскольку листовая пружина динамически загружена Части, так что внутренние средства для выпуска пресс-форм могут влиять на работу детали. «Вспомогательные продукты, которые соответствуют химическому составу смолы, такие как связующие вещества, катализаторы и внутренние средства для выпуска пресс-форм, очень важны». Керстан также указал, что форма формы является наиболее определенной. Основные факторы хорошего метода выпуска: «Если есть канавка и затрудненный угол выпуска, может потребоваться внешний агент высвобождения».
Два новых пресса были использованы на полностью автоматизированной производственной линии листовых рессор Volvo. «Для достижения максимальной производительности мы создали вторую автоматизированную производственную линию», - сказал Эрнст-Зиберт. Из-за высокой степени автоматизации требуется лишь небольшая сумма. Техники приходят, чтобы управлять этими производственными линиями: «В настоящее время мы реализуем две смены, и при необходимости мы можем реализовать три смены». Эрнст-Зиберт сказал: «Мы очень гибкие, чтобы удовлетворить потребности наших клиентов. При необходимости мы можем 7 в неделю. Дни, выполняйте эти производственные линии 24 часа в сутки ».
Эти производственные прессы сопоставимы с тиражом 1600 т челночного пресс-центра в R & D-центре Ried im Innkreis. Эрнст-Зиберт подчеркивает технологический центр и завод Ort im Innkreis Важность отношения: «У нас есть автоматическая пилотная линия в технологическом центре, которая подходит для небольшого серийного производства, но может имитировать весь процесс. Так же, как мы создали эту линию на этапе прототипа, мы очень старались «Как я могу делать детали в реальной продукции». Он добавил, что его команда также получила симуляцию концепции машины Бенттера, а также анализ и моделирование материалов экспертами SGL. «В связи с этим мы Благодаря развитию HP-RTM наша технологическая технология получила дальнейшее совершенствование, и прогресс был быстрым ».
«Мы также применяем это к измерительным устройствам и литью смол». Фетшер сказал: «Чтобы иметь возможность выявлять проблемы и улучшаться на ранних стадиях развития процесса, раннее участие поставщиков смолы, таких как Henkel, сыграло важную роль. '
Эрнст-Зиберт сказал: «Это важно, потому что процесс слишком сложный. Невозможно настроить один параметр, чтобы сделать все необходимые улучшения. Вам нужно сразу настроить несколько параметров».
Когда детали полностью излечиваются, робот передает их из пресса HP-RTM в автоматизированный фрезерный блок, где он обрезается и просверливается в конце каждой листовой пружины. Fetscher считает, что такая автоматизация является отраслевым стандартом. Тем не менее, указывается, что приспособление Benteler-Sigley является особенным, и его процесс обрезки не имеет ручного вмешательства.
С весны проект пластина продвигается, как и планировалось, после Volvo для того, чтобы достичь самого высокого урожая в 2018 году, Benteler - SGL имеет свои взгляды дальше: «Мы нашли другие возможности после пластинчатой пружины, и она работает. Разрабатывайте больше приложений с OEM-производителями ». Фетшер сказал:« Мотивационные и рыночные драйверы остаются прежними, а будущие альтернативные структуры транспортных средств могут принести больше возможностей для этого приложения ».
Керстан согласен: «Другие производители автомобилей указали, что они намерены принять эту же легкую концепцию весовых композитных листов, и я также убежден, что этот компактный вал пружины пружины очень подходит для кузова / шасси электромобилей. Концепция.
Кроме того, Benteler-Sigley также использует свою конструкцию поперечных пластинчатых пружин и опыт производства для производства продольной армированной стекловолокном пружины.
«Чтобы поддерживать те же или немного улучшенные функциональные возможности, использование композитных материалов вместо стали для изготовления листовых рессор дает огромные возможности для снижения веса по разумной цене», - объясняет Эрнст-Зиберт.
Henkel нацеливается на ряд других автомобильных приложений, включая конструктивные части кузова и детали, подверженные внешнему разбрызгиванию, такие как процесс RTM поверхности, чтобы сделать крышу. Компания также разработала подходящую высокую температуру для массового производства усиленных углеродным волокном колес. (Tg> 200 ° C) эпоксидной смолы.