Kalifornijski proizvođač ACPT Inc. surađivao je s dobavljačem strojeva na uspostavi inovativne poluautomatske proizvodne linije opremljene automatskim strojem za namatanje niti.#workinprogress #Automation
ACPT-ove kompozitne pogonske osovine od karbonskih vlakana koriste se u nizu industrija.Izvor fotografije, sve slike: Roth Composite Machinery
Već dugi niz godina proizvođač kompozitnih materijala Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, Kalifornija, SAD) posvećen je razvoju i usavršavanju dizajna svog kompozitnog pogonskog vratila i kompozitnog materijala od karbonskih vlakana ili velike metalne cijevi koja povezuje prednji i stražnji dijelovi Pogonski sustav kod većine vozila.Iako su se u početku koristile u automobilskom polju, ove višenamjenske komponente također se široko koriste u pomorstvu, komercijalnim, vjetroenergetskim, obrani, zrakoplovnim i industrijskim aplikacijama.Tijekom godina, ACPT je bilježio stalan porast potražnje za pogonskim vratilima od kompozitnih karbonskih vlakana.Kako je potražnja nastavila rasti, ACPT je prepoznao potrebu za proizvodnjom većeg broja pogonskih vratila s većom proizvodnom učinkovitošću - stotine istih vratila svaki tjedan - što je dovelo do novih inovacija u automatizaciji i, u konačnici, uspostave novih pogona.
Prema ACPT-u, razlog povećane potražnje za pogonskim osovinama je taj što pogonske osovine od karbonskih vlakana imaju jedinstvenu kombinaciju funkcija u usporedbi s metalnim pogonskim vratilima, kao što su veći kapacitet zakretnog momenta, veće mogućnosti broja okretaja, bolja pouzdanost, manja težina i tendencija da se pod jakim udarcima razgrađuju u relativno bezopasna ugljična vlakna i smanjuju buku, vibracije i hrapavost (NVH).
Osim toga, u usporedbi s tradicionalnim čeličnim pogonskim vratilima, navodi se da pogonska vratila od ugljičnih vlakana u automobilima i kamionima mogu povećati snagu stražnjih kotača vozila za više od 5%, uglavnom zbog lakše rotirajuće mase kompozitnih materijala.U usporedbi sa čelikom, lagana pogonska osovina od karbonskih vlakana može apsorbirati više udaraca i imati veći kapacitet zakretnog momenta, što može prenijeti više snage motora na kotače bez uzroka proklizavanja guma ili odvajanja od ceste.
Dugi niz godina ACPT u svojoj tvornici u Kaliforniji proizvodi pogonske osovine od kompozitnih ugljičnih vlakana kroz namotavanje niti.Kako bi se proširio na potrebnu razinu, potrebno je povećati opseg objekata, poboljšati proizvodnu opremu, te pojednostaviti kontrolu procesa i provjeru kvalitete prebacujući što je više moguće odgovornosti s ljudskih tehničara na automatizirane procese.Kako bi ostvario ove ciljeve, ACPT je odlučio izgraditi drugi proizvodni pogon i opremiti ga višom razinom automatizacije.
ACPT radi s kupcima u automobilskoj, obrambenoj, pomorskoj i industrijskoj industriji kako bi dizajnirao pogonska vratila prema njihovim potrebama.
ACPT je uspostavio ovaj novi proizvodni pogon u Schofieldu, Wisconsin, SAD kako bi se smanjio prekid proizvodnje pogonskog vratila tijekom 1,5-godišnjeg procesa projektiranja, izgradnje, kupnje i instaliranja novih tvornica i proizvodne opreme, od čega je 10 mjeseci posvećeno izgradnji, isporuka i montaža automatskih sustava za namotavanje niti.
Svaki korak procesa proizvodnje kompozitnog pogonskog vratila automatski se ocjenjuje: namotavanje niti, sadržaj smole i kontrola vlaženja, stvrdnjavanje u pećnici (uključujući kontrolu vremena i temperature), uklanjanje dijelova s trna i obrada između svakog koraka procesa trna.Međutim, zbog proračunskih razloga i potrebe ACPT-a za manje trajnim, mobilnim sustavom koji bi po potrebi omogućio ograničeni broj R&D eksperimenata, odbio je koristiti sustave za automatizaciju nadzemnih ili podnih portala kao opciju.
Nakon pregovora s više dobavljača, konačno rješenje bio je dvodijelni proizvodni sustav: tip 1, dvoosni automatski kolut s filamentima s višestrukim kolicima za namotavanje iz Roth Composite Machinery (Stephenburg, Njemačka) sustav za namotavanje;Štoviše, to nije fiksni automatizirani sustav, već poluautomatski sustav za rukovanje vretenom koji je dizajnirao Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, SAD).
ACPT je naveo da je jedna od glavnih prednosti i zahtjeva Rothovog sustava za namotavanje filamenta njegova dokazana sposobnost automatizacije, koja je dizajnirana tako da dopušta dva vretena da proizvode dijelove u isto vrijeme.Ovo je posebno važno s obzirom na to da ACPT-ova vlasnička pogonska osovina zahtijeva višestruke izmjene materijala.Za automatsko i ručno rezanje, niti i ponovno povezivanje različitih vlakana svaki put kada se materijal mijenja, Rothova funkcija Roving Cut and Attach (RCA) omogućuje stroju za namatanje da automatski mijenja materijale kroz svoja višestruka proizvodna kolica.Rothova kupka od smole i tehnologija izvlačenja vlakana također mogu osigurati precizan omjer vlaženja vlakana i smole bez prezasićenja, omogućujući namotaču da radi brže od tradicionalnih namatača bez trošenja previše smole.Nakon što je namotavanje završeno, stroj za namotavanje će automatski odvojiti trn i dijelove od stroja za namotavanje.
Sam sustav namatanja je automatiziran, ali i dalje ostavlja veliki dio obrade i kretanja trna između svakog koraka proizvodnje, što se prethodno radilo ručno.To uključuje pripremu golih trnova i njihovo povezivanje sa strojem za namotavanje, premještanje trna s namotanim dijelovima u pećnicu za sušenje, pomicanje trna sa očvrslim dijelovima i uklanjanje dijelova s trna.Kao rješenje, Globe Machine Manufacturing Co. je razvio proces koji uključuje niz kolica dizajniranih za smještaj trna koji se nalazi na kolicima.Sustav rotacije u kolicima se koristi za pozicioniranje trna tako da se može pomicati i izvlačiti iz namotača i ekstraktora, te kontinuirano rotirati dok se dijelovi vlaže smolom i stvrdnjavaju u pećnici.
Ova kolica s trnom se premještaju s jedne stanice na drugu, uz pomoć dva seta transportnih krakova postavljenih na zemlju - jedan set na namataču, a drugi postavljen u integrirani sustav za izvlačenje - s trnom. Kolica se pomiču na koordiniran način i uzimaju os odmora svakom procesu.Prilagođena stezna glava na kolicima automatski steže i oslobađa vreteno, u koordinaciji s automatskom steznom glavom na Roth stroju.
Roth dvoosni precizan sklop spremnika smole.Sustav je dizajniran za dvije glavne osovine od kompozitnih materijala i transportuje se do namjenskog automobila za namotavanje materijala.
Uz ovaj sustav prijenosa trna, Globe također nudi dvije peći za sušenje.Nakon stvrdnjavanja i vađenja trna, dijelovi se prenose na precizan stroj za rezanje po dužini, nakon čega slijedi numerički upravljački sustav za obradu krajeva cijevi, a zatim čišćenje i nanošenje ljepila pomoću press spojnica.Testiranje zakretnog momenta, osiguranje kvalitete i praćenje proizvoda dovršavaju se prije pakiranja i otpreme za krajnje korisnike.
Prema ACPT-u, važan aspekt procesa je njegova sposobnost praćenja i snimanja podataka kao što su temperatura postrojenja, razina vlažnosti, napetost vlakana, brzina vlakana i temperatura smole za svaku skupinu namota.Te se informacije pohranjuju za sustave inspekcije kvalitete proizvoda ili praćenje proizvodnje i omogućuju operaterima da po potrebi prilagode uvjete proizvodnje.
Cijeli proces koji je razvio Globe opisuje se kao “poluautomatiziran” jer je od ljudskog operatera još uvijek potrebno pritisnuti gumb kako bi pokrenuo slijed procesa i ručno pomicao kolica u pećnicu i van.Prema ACPT-u, Globe predviđa viši stupanj automatizacije sustava u budućnosti.
Roth sustav uključuje dva vretena i tri neovisna kola za navijanje.Svaka kolica za namatanje dizajnirana su za automatski transport različitih kompozitnih materijala.Kompozitni materijal se nanosi na oba vretena u isto vrijeme.
Nakon prve godine proizvodnje u novom pogonu, ACPT je izvijestio da je oprema uspješno pokazala da može postići svoje proizvodne ciljeve uz uštedu radne snage i materijala te dosljedno pružanje visokokvalitetnih proizvoda.Tvrtka se nada ponovnoj suradnji s Globeom i Rothom u budućim projektima automatizacije.
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).
Nakon više od 30 godina razvoja, in-situ integracija će ispuniti svoje obećanje da će eliminirati zatvarače i autoklave, te ostvariti integrirano višenamjensko tijelo.
Zahtjevi velikog volumena jedinice i male težine kućišta baterija električnih autobusa potaknuli su razvoj namjenskih sustava epoksidne smole TRB Lightweight Structures i automatiziranih linija za proizvodnju kompozita.
Pionir neautoklavne obrade u primjeni u zrakoplovstvu odgovorio je kvalificirano, ali entuzijastično: Da!
Vrijeme objave: 07.08.2021