Базираният в Калифорния производител ACPT Inc. работи с доставчика на машината, за да създаде иновативна полуавтоматична производствена линия, оборудвана с автоматична машина за навиване на нишки. #workinprogress #Автоматизация
Композитните задвижващи валове от въглеродни влакна на ACPT се използват в редица индустрии. Източник на снимки, всички изображения: Roth Composite Machinery
В продължение на много години производителят на композитни материали Advanced Composites Products & Technology Inc. (Хънтингтън Бийч ACPT, Калифорния, САЩ) се е ангажирал с разработването и усъвършенстването на дизайна на своя композитен вал от въглеродни влакна - композитен материал от въглеродни влакна или голяма метална тръба, свързваща предни и задни части Задвижващата система на повечето превозни средства. Въпреки че първоначално се използват в областта на автомобилите, тези многофункционални компоненти се използват широко и в морски, търговски, вятърни, отбранителни, космически и промишлени приложения. През годините ACPT наблюдава постоянно нарастване на търсенето на задвижващи валове от композитни въглеродни влакна. Тъй като търсенето продължаваше да расте, ACPT призна необходимостта от производство на по-голям брой задвижващи валове с по-висока производствена ефективност - стотици същите валове всяка седмица - което доведе до нови иновации в автоматизацията и в крайна сметка до създаването на нови съоръжения.
Според ACPT причината за повишеното търсене на задвижващи валове е, че задвижващите валове от въглеродни влакна имат уникална комбинация от функции в сравнение с металните задвижващи валове, като например по-висок капацитет на въртящ момент, по-високи възможности за RPM, по-добра надеждност, по-леко тегло и тенденция да се разложи в относително безвредни въглеродни влакна при силен удар и да намали шума, вибрациите и грапавостта (NVH).
Освен това, в сравнение с традиционните стоманени задвижващи валове, се съобщава, че задвижващите валове от въглеродни влакна в автомобили и камиони могат да увеличат конските сили на задните колела на превозните средства с повече от 5%, главно поради по-леката въртяща се маса от композитни материали. В сравнение със стоманата, лекият задвижващ вал от въглеродни влакна може да поеме повече удар и да има по-висок капацитет на въртящ момент, което може да предаде повече мощност на двигателя към колелата, без да причинява плъзгане или отделяне на гумите от пътя.
В продължение на много години ACPT произвежда задвижващи валове от композитни въглеродни влакна чрез навиване на нишки в завода си в Калифорния. За да се разшири до необходимото ниво, е необходимо да се увеличи мащабът на съоръженията, да се подобри производственото оборудване и да се опрости контролът на процесите и проверката на качеството чрез прехвърляне на отговорностите от човешките техници към автоматизираните процеси, доколкото е възможно. За да постигне тези цели, ACPT реши да изгради второ производствено съоръжение и да го оборудва с по-високо ниво на автоматизация.
ACPT работи с клиенти в автомобилната, отбранителната, морската и промишлената индустрия, за да проектира задвижващи валове според техните нужди.
ACPT създаде това ново производствено съоръжение в Шофийлд, Уисконсин, САЩ, за да сведе до минимум прекъсването на производството на задвижващи валове по време на 1,5-годишния процес на проектиране, конструиране, закупуване и инсталиране на нови фабрики и производствено оборудване, от които 10 месеца са посветени на строителството, доставка и монтаж на системи за автоматично навиване на нишки.
Всяка стъпка от производствения процес на композитния задвижващ вал се оценява автоматично: навиване на нишка, съдържание на смола и контрол на омокрянето, втвърдяване в пещ (включително контрол на времето и температурата), отстраняване на части от дорника и обработка между всяка стъпка Процес на дорник. Въпреки това, поради бюджетни причини и нуждата на ACPT от по-малко постоянна, мобилна система, която да позволи ограничен брой експерименти за научноизследователска и развойна дейност, ако е необходимо, той отказа да използва системи за автоматизация над главата или на пода като опция.
След преговори с множество доставчици, крайното решение беше производствена система от две части: тип 1, двуосна автоматична макара с нажежаема жичка с множество колички за навиване от Roth Composite Machinery (Stephenburg, Германия) система за навиване; Освен това, това не е фиксирана автоматизирана система, а полуавтоматична система за обработка на вретено, проектирана от Globe Machine Manufacturing Co. (Такома, Вашингтон, САЩ).
ACPT заяви, че едно от основните предимства и изисквания на системата за навиване на нишки Roth е нейната доказана способност за автоматизация, която е проектирана да позволява на два шпиндела да произвеждат части едновременно. Това е особено важно като се има предвид, че собственият задвижващ вал на ACPT изисква множество промени на материала. С цел автоматично и ръчно рязане, вдяване и повторно свързване на различни влакна всеки път, когато материалът се сменя, функцията Roving Cut and Attach (RCA) на Roth позволява на машината за навиване автоматично да сменя материалите чрез множеството си производствени колички. Технологията за баня със смола на Roth и изтегляне на влакна може също така да осигури прецизно съотношение на овлажняване на влакна към смола без пренасищане, което позволява на навиващото устройство да работи по-бързо от традиционните навиващи устройства, без да се губи твърде много смола. След като навиването приключи, машината за навиване автоматично ще изключи дорника и частите от машината за навиване.
Самата система за навиване е автоматизирана, но все още оставя голяма част от обработката и движението на дорника между всяка производствена стъпка, което преди се извършваше ръчно. Това включва подготовка на оголените дорници и свързването им към машината за навиване, преместване на дорника с навитите части в пещта за втвърдяване, преместване на дорника с втвърдените части и отстраняване на частите от дорника. Като решение Globe Machine Manufacturing Co. разработи процес, включващ серия от колички, предназначени да поемат дорника, разположен върху количката. Системата за въртене в количката се използва за позициониране на дорника, така че да може да се движи навътре и извън машината за навиване и екстрактора и да се върти непрекъснато, докато частите се намокрят от смолата и се втвърдяват в пещта.
Тези колички с дорник се преместват от една станция на друга, подпомагани от два комплекта монтирани на земята конвейерни рамена — единият е поставен върху машината за навиване, а другият е поставен в интегрираната система за извличане — с дорника Количката се движи по координиран начин и взема останалата ос за всеки процес. Персонализираният патронник на количката автоматично затяга и освобождава шпиндела, в координация с автоматичния патронник на машината Roth.
Двуосов прецизен резервоар за смола Roth. Системата е проектирана за два основни вала от композитни материали и се транспортира до специална кола за навиване на материали.
В допълнение към тази система за прехвърляне на дорник, Globe предоставя и две пещи за втвърдяване. След втвърдяване и изваждане на дорника, частите се прехвърлят към машина за рязане на прецизна дължина, последвана от система за цифрово управление за обработка на краищата на тръбите и след това почистване и нанасяне на лепило с помощта на пресови фитинги. Тестването на въртящия момент, осигуряването на качеството и проследяването на продукта са завършени преди опаковането и изпращането за крайни клиенти.
Според ACPT важен аспект на процеса е способността му да проследява и записва данни като температура на съоръжението, ниво на влажност, напрежение на влакното, скорост на влакното и температура на смола за всяка група намотки. Тази информация се съхранява за системи за проверка на качеството на продуктите или за проследяване на производството и позволява на операторите да коригират производствените условия, когато е необходимо.
Целият процес, разработен от Globe, е описан като „полуавтоматизиран“, тъй като човешкият оператор все още трябва да натисне бутон, за да започне последователността на процеса и ръчно да премести количката във и извън пещта. Според ACPT Globe предвижда по-висока степен на автоматизация за системата в бъдеще.
Системата Roth включва два шпиндела и три независими навиващи коли. Всяка количка за навиване е предназначена за автоматично транспортиране на различни композитни материали. Композитният материал се нанася върху двата шпиндела едновременно.
След първата година на производство в новия завод ACPT съобщи, че оборудването е демонстрирало успешно, че може да постигне производствените си цели, като същевременно спестява труд и материали и осигурява постоянно висококачествени продукти. Компанията се надява отново да си сътрудничи с Globe и Roth в бъдещи проекти за автоматизация.
For more information, please contact ACPT President Ryan Clampitt (rclamptt@acpt.com), Roth Composite Machinery National Sales Manager Joseph Jansen (joej@roth-usa.com) or Advanced Composite Equipment Director Jim Martin at Globe Machine Manufacturing Co. (JimM@globemachine.com).
След повече от 30 години развитие, интеграцията на място е на път да изпълни обещанието си да премахне крепежни елементи и автоклави и да реализира интегрирано многофункционално тяло.
Големият единичен обем и изискванията за ниско тегло на корпусите на батериите на електрически автобуси насърчиха развитието на специалните системи от епоксидни смоли на TRB Lightweight Structures и автоматизираните линии за производство на композитни материали.
Пионерът на неавтоклавната обработка в аерокосмическите приложения отговори квалифициран, но ентусиазиран отговор: Да!
Време на публикуване: 07 август 2021 г