افزایش تقاضا برای محورهای محرک کامپوزیت منجر به تولید خودکار می شود | دنیای مواد کامپوزیت

سازنده مستقر در کالیفرنیا ACPT Inc. با تامین کننده ماشین برای ایجاد یک خط تولید نیمه اتوماتیک نوآورانه مجهز به دستگاه سیم پیچ فیلامنت اتوماتیک کار کرد. #پیشرفت کار #اتوماسیون
محورهای محرک کامپوزیت فیبر کربن ACPT در طیف وسیعی از صنایع استفاده می شود. منبع عکس، تمامی تصاویر: Roth Composite Machinery
برای سال‌ها، سازنده مواد کامپوزیت Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا) متعهد به توسعه و تکمیل طراحی کامپوزیت فیبر کربن محور محرک - مواد کامپوزیتی فیبر کربن یا لوله‌های فلزی بزرگ است که قسمت های جلو و عقب سیستم محرک در اکثر وسایل نقلیه. اگرچه در ابتدا در زمینه خودرو استفاده می شد، اما این قطعات چند منظوره نیز به طور گسترده در کاربردهای دریایی، تجاری، انرژی باد، دفاعی، هوافضا و صنعتی استفاده می شود. در طول سال ها، ACPT شاهد افزایش مستمر تقاضا برای محورهای محرک کامپوزیت فیبر کربن بوده است. با ادامه رشد تقاضا، ACPT نیاز به ساخت تعداد بیشتری از محورهای محرک با راندمان تولید بالاتر - صدها شفت یکسان در هر هفته - را تشخیص داد که منجر به نوآوری های جدید در اتوماسیون و در نهایت، ایجاد امکانات جدید شد.
به گفته ACPT، دلیل افزایش تقاضا برای محورهای محرک این است که شفت‌های محرک فیبر کربن ترکیبی منحصر به فرد از عملکردها در مقایسه با محورهای محرک فلزی دارند، مانند ظرفیت گشتاور بالاتر، قابلیت‌های RPM بالاتر، قابلیت اطمینان بهتر، وزن سبک‌تر و تمایل بیشتر. برای تجزیه به فیبر کربن نسبتا بی ضرر تحت ضربه زیاد و کاهش نویز، لرزش و زبری (NVH).
علاوه بر این، در مقایسه با محورهای محرک فولادی سنتی، گزارش شده است که شفت‌های محرک فیبر کربن در خودروها و کامیون‌ها می‌توانند اسب بخار چرخ‌های عقب خودروها را تا بیش از 5 درصد افزایش دهند، عمدتاً به دلیل جرم چرخش سبک‌تر مواد کامپوزیتی. در مقایسه با فولاد، محور محرک فیبر کربن سبک وزن می‌تواند ضربه بیشتری را جذب کند و ظرفیت گشتاور بیشتری دارد که می‌تواند نیروی موتور بیشتری را بدون اینکه باعث لیز خوردن یا جدا شدن لاستیک‌ها از جاده شود، به چرخ‌ها منتقل کند.
برای سال‌ها، ACPT شفت‌های محرک کامپوزیت فیبر کربن را از طریق سیم‌پیچ رشته‌ای در کارخانه کالیفرنیا تولید می‌کند. به منظور گسترش به سطح مورد نیاز، افزایش مقیاس امکانات، بهبود تجهیزات تولید و ساده سازی کنترل فرآیند و بازرسی کیفیت با انتقال مسئولیت ها از تکنسین های انسانی به فرآیندهای خودکار تا حد امکان ضروری است. برای دستیابی به این اهداف، ACPT تصمیم به ساخت دومین مرکز تولید و تجهیز آن به سطح بالاتری از اتوماسیون گرفت.
ACPT با مشتریان در صنایع خودروسازی، دفاعی، دریایی و صنعتی همکاری می کند تا میل های محرک را مطابق با نیاز آنها طراحی کند.
ACPT این مرکز تولید جدید را در اسکوفیلد، ویسکانسین، ایالات متحده آمریکا تأسیس کرد تا وقفه تولید شفت محرک را در طول فرآیند 1.5 ساله طراحی، ساخت، خرید و نصب کارخانه‌ها و تجهیزات تولید جدید به حداقل برساند که 10 ماه آن به ساخت و ساز اختصاص دارد. تحویل و نصب سیستم های سیم پیچ فیلامنت اتوماتیک.
هر مرحله از فرآیند تولید محور محرک کامپوزیت به طور خودکار ارزیابی می شود: سیم پیچی رشته، محتوای رزین و کنترل خیس شدن، پخت در کوره (شامل کنترل زمان و دما)، حذف قطعات از سنبه، و پردازش بین هر مرحله فرآیند سنبه. با این حال، به دلایل بودجه ای و نیاز ACPT به یک سیستم کمتر دائمی و متحرک برای اجازه دادن به تعداد محدودی از آزمایش های تحقیق و توسعه در صورت لزوم، از استفاده از سیستم های اتوماسیون دروازه ای سربار یا کف به عنوان یک گزینه خودداری کرد.
پس از مذاکره با چندین تامین کننده، راه حل نهایی یک سیستم تولید دو قسمتی بود: یک قرقره فیلامنت اتوماتیک دو محوره نوع 1 با چرخ دستی های سیم پیچ متعدد از Roth Composite Machinery (Stephenburg, Germany) Winding System. علاوه بر این، این یک سیستم خودکار ثابت نیست، بلکه یک سیستم کنترل دوک نیمه اتوماتیک است که توسط شرکت تولید ماشین گلوب (تاکوما، واشنگتن، ایالات متحده آمریکا) طراحی شده است.
ACPT اظهار داشت که یکی از مزایا و الزامات اصلی سیستم سیم پیچ فیلامنت Roth قابلیت اتوماسیون اثبات شده آن است که به گونه ای طراحی شده است که به دو اسپیندل اجازه می دهد تا قطعات را همزمان تولید کنند. این امر به ویژه با توجه به اینکه شفت محرک اختصاصی ACPT به تغییرات مواد متعددی نیاز دارد بسیار مهم است. به منظور برش خودکار و دستی الیاف مختلف، رزوه کشی و اتصال مجدد الیاف مختلف در هر بار تعویض مواد، عملکرد Roth's Roving Cut and Attach (RCA) دستگاه سیم پیچ را قادر می سازد تا به طور خودکار مواد را از طریق چرخ دستی های تولیدی خود تغییر دهد. فن‌آوری حمام رزین و کشش الیاف نیز می‌تواند از نسبت خیس شدن الیاف به رزین بدون اشباع بیش از حد اطمینان حاصل کند و به سیم پیچ سریع‌تر از سیم‌پیچ‌های سنتی بدون هدر رفتن رزین زیاد کار کند. پس از اتمام سیم پیچ، دستگاه سیم پیچ به طور خودکار سنبه و قطعات را از دستگاه سیم پیچ جدا می کند.
سیستم سیم پیچ به خودی خود خودکار است، اما هنوز بخش بزرگی از پردازش و حرکت سنبه را بین هر مرحله ساخت، که قبلا به صورت دستی انجام می شد، باقی می گذارد. این شامل آماده سازی سنبه های لخت و اتصال آنها به دستگاه سیم پیچ، انتقال سنبه با قطعات زخمی به کوره برای پخت، حرکت سنبه با قطعات خشک شده و خارج کردن قطعات از سنبه است. به عنوان یک راه حل، شرکت تولید ماشین گلوب فرآیندی را توسعه داد که شامل یک سری از چرخ دستی های طراحی شده برای قرار دادن سنبه واقع در چرخ دستی است. سیستم چرخشی در گاری برای قرار دادن سنبه به گونه ای استفاده می شود که بتوان آن را به داخل و خارج سیم پیچ و استخراج کننده حرکت داد و به طور مداوم در حالی که قطعات توسط رزین خیس شده و در کوره پخت می شوند می چرخد.
این چرخ دستی‌های سنبه از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر منتقل می‌شوند و به کمک دو دسته از بازوهای نوار نقاله نصب شده روی زمین - یکی روی کویل و دیگری در سیستم استخراج یکپارچه - با سنبه گاری به طور هماهنگ حرکت می‌کند و محور بقیه به هر فرآیند. چاک سفارشی روی سبد به طور خودکار اسپیندل را بسته و رها می کند، در هماهنگی با چاک خودکار روی دستگاه راث.
مونتاژ مخزن رزین دو محوره Roth. این سیستم برای دو محور اصلی از مواد کامپوزیتی طراحی شده و به یک ماشین سیم پیچ مواد اختصاصی منتقل می شود.
علاوه بر این سیستم انتقال سنبه، گلوب دو کوره پخت نیز ارائه می دهد. پس از عمل آوری و استخراج سنبه، قطعات به دستگاه برش طول دقیق منتقل می شوند و به دنبال آن یک سیستم کنترل عددی برای پردازش انتهای لوله و سپس تمیز کردن و استفاده از چسب با استفاده از اتصالات پرس انجام می شود. تست گشتاور، تضمین کیفیت و ردیابی محصول قبل از بسته بندی و ارسال برای مشتریان نهایی تکمیل می شود.
طبق گفته ACPT، یکی از جنبه‌های مهم فرآیند توانایی آن برای ردیابی و ثبت داده‌هایی مانند دمای تاسیسات، سطح رطوبت، کشش فیبر، سرعت فیبر و دمای رزین برای هر گروه سیم‌پیچ است. این اطلاعات برای سیستم های بازرسی کیفیت محصول یا ردیابی تولید ذخیره می شود و به اپراتورها اجازه می دهد تا در صورت لزوم شرایط تولید را تنظیم کنند.
کل فرآیند توسعه‌یافته توسط Globe به‌عنوان «نیمه خودکار» توصیف می‌شود، زیرا یک اپراتور انسانی همچنان باید دکمه‌ای را فشار دهد تا ترتیب فرآیند را آغاز کند و به‌طور دستی گاری را به داخل و خارج از اجاق منتقل کند. به گفته ACPT، Globe درجه بالاتری از اتوماسیون را برای سیستم در آینده متصور است.
سیستم Roth شامل دو اسپیندل و سه ماشین سیم پیچ مستقل است. هر واگن سیم پیچ برای انتقال خودکار مواد کامپوزیتی مختلف طراحی شده است. مواد کامپوزیت به طور همزمان روی هر دو اسپیندل اعمال می شود.
پس از اولین سال تولید در کارخانه جدید، ACPT گزارش داد که این تجهیزات با موفقیت نشان داده است که می تواند به اهداف تولید خود دست یابد و در عین حال در نیروی کار و مواد صرفه جویی کند و محصولاتی با کیفیت بالا ارائه دهد. این شرکت امیدوار است در پروژه های اتوماسیون آینده دوباره با گلوب و راث همکاری کند.
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).
پس از بیش از 30 سال توسعه، یکپارچه سازی درجا در شرف تحقق وعده خود برای حذف اتصال دهنده ها و اتوکلاوها و تحقق یک بدنه چند منظوره یکپارچه است.
حجم واحد بالا و وزن کم مورد نیاز بدنه باتری اتوبوس الکتریکی، توسعه سیستم‌های رزین اپوکسی اختصاصی TRB Lightweight Structures و خطوط تولید کامپوزیت خودکار را ارتقا داده است.
پیشگام پردازش غیر اتوکلاو در کاربردهای هوافضا به پاسخی شایسته اما مشتاقانه پاسخ داد: بله!