Базираният в Калифорния производител ACPT Inc. работи с доставчика на машината за създаване на иновативна полуавтоматична производствена линия, оборудвана с автоматична машина за навиване на нишки.#workinprogress #Automation
Композитните задвижващи валове на ACPT от въглеродни влакна 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. (Huntington Beach ACPT, Калифорния, САЩ) се е ангажирал да разработва и усъвършенства дизайна на своя композитен задвижващ вал от въглеродни влакна и композитен материал от въглеродни влакна или голяма метална тръба, свързваща предни и задни части Задвижващата система при повечето превозни средства.Въпреки че първоначално се използват в автомобилната сфера, тези многофункционални компоненти също са широко използвани в морски, търговски, вятърна енергия, отбрана, аерокосмически и промишлени приложения.През годините ACPT наблюдава постоянно нарастване на търсенето на задвижващи валове от композитни въглеродни влакна.Тъй като търсенето продължава да расте, ACPT признава необходимостта от производство на по-голям брой задвижващи валове с по-висока производствена ефективност - стотици едни и същи 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 по-висок капацитет на въртящ момент, по-високи възможности за обороти, по-добра надеждност, по-малко тегло и тенденция да се разложи на 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 на композитните материали.В сравнение със стоманата, лекият задвижващ вал от въглеродни влакна може да абсорбира повече удар и да има по-висок капацитет на въртящия момент, което може да предаде повече мощност на двигателя към колелата, без да кара гумите да се подхлъзват или да се отделят от пътя.
В продължение на много години ACPT произвежда задвижващи валове от композитни въглеродни влакна чрез намотаване 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 контрола на процесите и проверката на качеството чрез прехвърляне на отговорностите от човешки техници към автоматизирани 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 Скофийлд, Уисконсин, САЩ, за да сведе до минимум прекъсването на производството на задвижващия вал по време на 1,5-годишния процес на проектиране, изграждане, закупуване и инсталиране на нови фабрики и производствено оборудване, от които 10 месеца са посветени на строителството, доставка и монтаж на автоматични системи за навиване на нишки.
Всяка стъпка от производствения процес на композитния задвижващ вал се оценява автоматично: навиване на нишки, съдържание на смола и контрол на омокрянето, втвърдяване в пещ (включително контрол на времето и температурата), отстраняване на части от дорника и обработка между всеки етап от процеса на дорник.Въпреки това, поради бюджетни причини и необходимостта 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 на надземни или подови портали като опция.
След преговори с множество доставчици, крайното решение беше производствена система от две части: тип 1, двуосова автоматична макара с нишки с множество навиващи се колички от Roth Composite Machinery (Стефенбург, Германия) Система за навиване;Освен това, това не е фиксирана автоматизирана система, а полуавтоматична система за манипулиране на шпиндела, проектирана от Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, 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 позволи на два шпиндела да произвеждат части по едно и също време.Това е особено важно, като се има предвид, че собственият задвижващ вал на ACPT изисква множество промени в материала.За да реже автоматично и ръчно различни влакна при всяка смяна на материала, функцията Roving Cut and Attach (RCA) позволява на машината за навиване автоматично да сменя материали чрез множеството си производствени колички.Ваната от смола на Roth и технологията за изтегляне на влакна също могат да осигурят прецизно съотношение на влакно към смола без пренасищане, което позволява на машината за навиване да работи по-бързо от традиционните машини за навиване, без да губи твърде много смола.След като навиването приключи, машината за навиване автоматично ще откачи дорника и частите от машината за навиване.
Самата система за навиване е автоматизирана, но все пак оставя голяма част от обработката и движението на дорника между всяка производствена стъпка, което преди това се извършваше ръчно.Това включва подготовка на голите дорници и свързването им към машината за навиване, преместване на дорника с навитите части към 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, проектирани да побират дорника, разположен върху количката.Системата за въртене в количката се използва за позициониране на дорника, така че да може да се придвижва и излиза от навиването и екстрактора и непрекъснато да се върти, докато частите се овлажняват от смолата и се втвърдяват във фурната.
Тези дорникови колички се преместват от една станция на друга, подпомагани от два комплекта монтирани на земята конвейерни рамена — единият комплект на намотката, а другият комплект в интегрираната система за извличане — с дорника. Количката се движи по координиран начин и отнема остатъчната ос към всеки процес.Персонализираният патронник на количката автоматично захваща и освобождава шпиндела, в координация с автоматичния патронник на машината Roth.
Двуосов прецизен резервоар за смола на Roth.Системата е проектирана за два основни вала от композитни материали и се транспортира до специална машина за навиване на материал.
В допълнение към тази система за трансфер на дорници, Globe предлага и две пещи за втвърдяване.След втвърдяване и извличане на дорника, частите се прехвърлят към машина за рязане с 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 прес-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 влакната, скорост на влакната и температура на смолата 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, се описва като „полуавтоматичен“, тъй като човек все още трябва да натисне бутон, за да инициира последователността на процеса и ръчно да премести количката във и извън фурната.Според ACPT Globe предвижда по-висока степен на автоматизация на системата в бъдеще.
Системата Roth включва два шпиндела и три независими навиващи се коли.Всяка навиваща количка 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 успешно е демонстрирало, че може да постигне своите производствени цели, като същевременно спестява труд и материали и осигурява постоянно висококачествени продукти.Компанията се надява да си сътрудничи отново 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, in-situ интеграцията е на път да изпълни обещанието си да премахне крепежните елементи и автоклавите и да реализира интегрирано многофункционално тяло.
Изискванията за големия обем и ниско тегло на корпусите на батериите за електрически автобуси насърчиха развитието на специализираните системи за епоксидна смола на TRB Lightweight Structures и автоматизирани линии за производство на композитни материали.
Пионерът на неавтоклавната обработка в аерокосмическите приложения отговори на квалифициран, но ентусиазиран отговор: Да!
Време на публикация: 07 август 2021 г