De in Californië gevestigde fabrikant ACPT Inc. werkte samen met de machineleverancier om een innovatieve halfautomatische productielijn op te zetten die is uitgerust met een automatische filamentwikkelmachine.#workinprogress #Automatisering
ACPT's aandrijfassen van koolstofvezelcomposiet worden in verschillende industrieën gebruikt.Fotobron, alle afbeeldingen: Roth Composite Machinery
Al vele jaren zet de composietmateriaalfabrikant Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, Californië, VS) zich in voor het ontwikkelen en perfectioneren van het ontwerp van zijn koolstofvezelcomposiet aandrijfas-koolstofvezelcomposietmateriaal of grote metalen pijp die de voor- en achterdelen Het aandrijfsysteem onder de meeste voertuigen.Hoewel deze multifunctionele componenten aanvankelijk werden gebruikt in de automobielsector, worden ze ook veel gebruikt in maritieme, commerciële, windenergie-, defensie-, ruimtevaart- en industriële toepassingen.In de loop der jaren heeft ACPT een gestage toename gezien in de vraag naar aandrijfassen van koolstofvezelcomposiet.Terwijl de vraag bleef groeien, erkende ACPT de noodzaak om een groter aantal aandrijfassen te produceren met een hogere productie-efficiëntie - honderden dezelfde assen per week - wat leidde tot nieuwe innovaties in automatisering en uiteindelijk tot de oprichting van nieuwe faciliteiten.
Volgens ACPT is de reden voor de toegenomen vraag naar aandrijfassen dat aandrijfassen van koolstofvezel een unieke combinatie van functies hebben in vergelijking met metalen aandrijfassen, zoals een hoger koppelvermogen, hogere toerentallen, betere betrouwbaarheid, lichter gewicht en om te ontleden in relatief onschadelijke koolstofvezel onder hoge impact en geluid, trillingen en ruwheid (NVH) te verminderen.
Bovendien is gemeld dat aandrijfassen van koolstofvezel in auto's en vrachtwagens, in vergelijking met traditionele stalen aandrijfassen, het vermogen van de achterwielen van voertuigen met meer dan 5% kunnen verhogen, voornamelijk vanwege de lichtere roterende massa van composietmaterialen.In vergelijking met staal kan de lichtgewicht aandrijfas van koolstofvezel meer impact absorberen en een hoger koppelvermogen hebben, waardoor meer motorvermogen op de wielen kan worden overgebracht zonder dat de banden slippen of losraken van de weg.
ACPT produceert al vele jaren aandrijfassen van koolstofvezelcomposiet door middel van filamentwikkeling in zijn fabriek in Californië.Om uit te breiden naar het vereiste niveau, is het noodzakelijk om de schaal van faciliteiten te vergroten, productieapparatuur te verbeteren en procescontrole en kwaliteitscontrole te vereenvoudigen door verantwoordelijkheden zoveel mogelijk te verschuiven van menselijke technici naar geautomatiseerde processen.Om deze doelen te bereiken, besloot ACPT om een tweede productiefaciliteit te bouwen en deze uit te rusten met een hoger niveau van automatisering.
ACPT werkt samen met klanten in de automobiel-, defensie-, scheepvaart- en industriële industrie om aandrijfassen te ontwerpen die aansluiten bij hun behoeften.
ACPT heeft deze nieuwe productiefaciliteit opgericht in Schofield, Wisconsin, VS om de onderbreking van de productie van aandrijfassen tot een minimum te beperken tijdens het 1,5 jaar durende proces van ontwerpen, bouwen, kopen en installeren van nieuwe fabrieken en productieapparatuur, waarvan 10 maanden bestemd zijn voor constructie, levering en installatie van automatische filamentwikkelsystemen.
Elke stap van het productieproces van de samengestelde aandrijfas wordt automatisch geëvalueerd: filamentwikkeling, harsgehalte en bevochtigingscontrole, uitharding in de oven (inclusief tijd- en temperatuurregeling), verwijdering van onderdelen van de doorn en verwerking tussen elke stap doornproces.Om budgettaire redenen en de behoefte van ACPT aan een minder permanent, mobiel systeem om indien nodig een beperkt aantal R&D-experimenten mogelijk te maken, weigerde het echter om automatiseringssystemen voor bovengrondse of op de vloer staande portaalsystemen als optie te gebruiken.
Na onderhandelingen met meerdere leveranciers was de uiteindelijke oplossing een tweedelig productiesysteem: een type 1, tweeassige automatische filamenthaspel met meerdere opwindkarren van Roth Composite Machinery (Stephenburg, Duitsland) opwindsysteem;Bovendien is het geen vast geautomatiseerd systeem, maar een semi-automatisch spindelverwerkingssysteem ontworpen door Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, VS).
ACPT verklaarde dat een van de belangrijkste voordelen en vereisten van het Roth-filamentwikkelsysteem de bewezen automatiseringscapaciteit is, die is ontworpen om twee spindels in staat te stellen tegelijkertijd onderdelen te produceren.Dit is vooral belangrijk gezien het feit dat ACPT's gepatenteerde aandrijfas meerdere materiaalveranderingen vereist.Om automatisch en handmatig verschillende vezels te snijden, te rijgen en opnieuw te verbinden telkens wanneer het materiaal wordt gewijzigd, stelt Roth's Roving Cut and Attach (RCA)-functie de wikkelmachine in staat om automatisch van materiaal te wisselen via zijn meerdere productiekarren.Roth harsbad- en vezeltrektechnologie kunnen ook zorgen voor een nauwkeurige bevochtigingsverhouding tussen vezel en hars zonder oververzadiging, waardoor de wikkelaar sneller kan werken dan traditionele wikkelaars zonder al te veel hars te verspillen.Nadat het wikkelen is voltooid, koppelt de wikkelmachine automatisch de doorn en onderdelen los van de wikkelmachine.
Het opwindsysteem zelf is geautomatiseerd, maar laat nog steeds een groot deel van de verwerking en beweging van de doorn over tussen elke productiestap, wat voorheen handmatig werd gedaan.Dit omvat het voorbereiden van de kale doorns en het aansluiten ervan op de wikkelmachine, het verplaatsen van de doorn met de gewikkelde delen naar de oven om uit te harden, het verplaatsen van de doorn met de uitgeharde delen en het verwijderen van de delen van de doorn.Als oplossing ontwikkelde Globe Machine Manufacturing Co. een proces met een reeks karren die zijn ontworpen om plaats te bieden aan de doorn die zich op de kar bevindt.Het rotatiesysteem in de wagen wordt gebruikt om de doorn zo te plaatsen dat deze in en uit de opwinder en extractor kan worden bewogen en continu kan draaien terwijl de onderdelen worden bevochtigd door de hars en in de oven worden uitgehard.
Deze doornkarren worden met de doorn van het ene station naar het andere verplaatst, daarbij geholpen door twee sets op de grond gemonteerde transportarmen — één op de haspel en de andere in het geïntegreerde afzuigsysteem — met de doorn. de rest-as naar elk proces.De op maat gemaakte boorkop op de wagen klemt automatisch de spindel vast en laat deze los, in coördinatie met de automatische boorkop op de Roth-machine.
Roth tweeassige precisieharstankconstructie.Het systeem is ontworpen voor twee hoofdassen van composietmaterialen en getransporteerd naar een speciale materiaalwikkelwagen.
Naast dit doorntransfersysteem levert Globe ook twee droogovens.Na uitharding en doornextractie worden de onderdelen overgebracht naar een precieze lengtesnijmachine, gevolgd door een numeriek controlesysteem voor het verwerken van de buisuiteinden, en vervolgens het reinigen en aanbrengen van lijm met behulp van persfittingen.Koppeltests, kwaliteitsborging en producttracking worden voltooid vóór verpakking en verzending voor eindgebruikers.
Volgens ACPT is een belangrijk aspect van het proces de mogelijkheid om gegevens zoals de temperatuur van de faciliteit, de vochtigheidsgraad, de vezelspanning, de vezelsnelheid en de harstemperatuur voor elke wikkelgroep te volgen en vast te leggen.Deze informatie wordt opgeslagen voor productkwaliteitsinspectiesystemen of productietracking, en stelt operators in staat om de productieomstandigheden indien nodig aan te passen.
Het hele proces dat door Globe is ontwikkeld, wordt beschreven als "semi-geautomatiseerd", omdat een menselijke operator nog steeds op een knop moet drukken om de procesreeks te starten en de kar handmatig in en uit de oven te verplaatsen.Volgens ACPT voorziet Globe in de toekomst een hogere mate van automatisering van het systeem.
Het Roth-systeem omvat twee spindels en drie onafhankelijke opwindwagens.Elke oprolwagen is ontworpen voor het automatisch transporteren van verschillende composietmaterialen.Het composietmateriaal wordt tegelijkertijd op beide spindels aangebracht.
Na het eerste jaar van productie in de nieuwe fabriek, meldde ACPT dat de apparatuur met succes heeft aangetoond dat het zijn productiedoelen kan bereiken, terwijl het arbeid en materialen bespaart en producten van constante hoge kwaliteit levert.Het bedrijf hoopt bij toekomstige automatiseringsprojecten opnieuw samen te werken met Globe en Roth.
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).
Na meer dan 30 jaar ontwikkeling staat in-situ integratie op het punt zijn belofte waar te maken om bevestigingsmiddelen en autoclaven te elimineren en een geïntegreerde multifunctionele behuizing te realiseren.
Het hoge volume per eenheid en het lage gewicht van de batterijbehuizingen voor elektrische bussen hebben de ontwikkeling bevorderd van de speciale epoxyharssystemen en geautomatiseerde composietproductielijnen van TRB Lightweight Structures.
De pionier van niet-autoclaafverwerking in ruimtevaarttoepassingen antwoordde een gekwalificeerd maar enthousiast antwoord: Ja!
Posttijd: aug-07-2021