Il produttore californiano ACPT Inc. ha collaborato con il fornitore della macchina per creare un'innovativa linea di produzione semiautomatica dotata di un avvolgitore automatico di filamenti.#workinprogress #Automazione
Gli alberi di trasmissione compositi in fibra di carbonio di ACPT sono utilizzati in una vasta gamma di settori.Fonte foto, tutte le immagini: Roth Composite Machinery
Per molti anni, il produttore di materiali compositi Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, California, USA) si è impegnato a sviluppare e perfezionare il design del suo materiale composito in fibra di carbonio albero di trasmissione-fibra di carbonio o grande tubo metallico che collega il parti anteriori e posteriori Il sistema di trasmissione sotto la maggior parte dei veicoli.Sebbene inizialmente utilizzati nel campo automobilistico, questi componenti multifunzionali sono ampiamente utilizzati anche in applicazioni marine, commerciali, eoliche, della difesa, aerospaziali e industriali.Nel corso degli anni, ACPT ha visto un costante aumento della domanda di alberi di trasmissione compositi in fibra di carbonio.Poiché la domanda continuava a crescere, ACPT ha riconosciuto la necessità di produrre un numero maggiore di alberi di trasmissione con efficienze di produzione più elevate, centinaia degli stessi alberi ogni settimana, che hanno portato a nuove innovazioni nell'automazione e, in definitiva, alla creazione di nuove strutture.
Secondo ACPT, il motivo della maggiore domanda di alberi di trasmissione è che gli alberi di trasmissione in fibra di carbonio hanno una combinazione unica di funzioni rispetto agli alberi di trasmissione in metallo, come una maggiore capacità di coppia, capacità RPM più elevate, migliore affidabilità, peso più leggero e tende di decomporsi in fibra di carbonio relativamente innocua in caso di forte impatto e ridurre il rumore, le vibrazioni e la rugosità (NVH).
Inoltre, rispetto ai tradizionali alberi di trasmissione in acciaio, è stato riferito che gli alberi di trasmissione in fibra di carbonio di auto e camion possono aumentare la potenza delle ruote posteriori dei veicoli di oltre il 5%, principalmente a causa della massa rotante più leggera dei materiali compositi.Rispetto all'acciaio, il leggero albero di trasmissione in fibra di carbonio può assorbire più impatti e avere una maggiore capacità di coppia, che può trasmettere più potenza del motore alle ruote senza far slittare o separare i pneumatici dalla strada.
Per molti anni, ACPT ha prodotto alberi di trasmissione compositi in fibra di carbonio attraverso l'avvolgimento del filamento nel suo stabilimento in California.Per espandersi al livello richiesto, è necessario aumentare la scala delle strutture, migliorare le apparecchiature di produzione e semplificare il controllo dei processi e l'ispezione della qualità spostando il più possibile le responsabilità dai tecnici umani ai processi automatizzati.Per raggiungere questi obiettivi, ACPT ha deciso di costruire un secondo stabilimento produttivo e di dotarlo di un livello di automazione più elevato.
ACPT collabora con clienti nei settori automobilistico, della difesa, marittimo e industriale per progettare alberi di trasmissione in base alle loro esigenze.
ACPT ha istituito questo nuovo stabilimento di produzione a Schofield, Wisconsin, USA per ridurre al minimo l'interruzione della produzione dell'albero di trasmissione durante il processo di 1,5 anni di progettazione, costruzione, acquisto e installazione di nuove fabbriche e attrezzature di produzione, di cui 10 mesi dedicati alla costruzione, consegna e installazione di sistemi automatici di avvolgimento del filamento.
Ogni fase del processo di produzione dell'albero di trasmissione composito viene valutata automaticamente: avvolgimento del filamento, contenuto di resina e controllo della bagnatura, polimerizzazione in forno (compreso il controllo del tempo e della temperatura), rimozione delle parti dal mandrino e lavorazione tra ogni fase. Processo del mandrino.Tuttavia, per motivi di budget e per la necessità di ACPT di un sistema mobile meno permanente per consentire un numero limitato di esperimenti di ricerca e sviluppo, se necessario, ha rifiutato di utilizzare sistemi di automazione a portale sopraelevati oa pavimento come opzione.
Dopo aver negoziato con più fornitori, la soluzione finale è stata un sistema di produzione in due parti: una bobina di filamento automatica a due assi di tipo 1 con più carrelli di avvolgimento di Roth Composite Machinery (Stephenburg, Germania) Sistema di avvolgimento;Inoltre, non si tratta di un sistema automatizzato fisso, ma di un sistema semiautomatico di movimentazione dei mandrini progettato da Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, USA).
ACPT ha affermato che uno dei principali vantaggi e requisiti del sistema di avvolgimento del filamento Roth è la sua comprovata capacità di automazione, progettata per consentire a due mandrini di produrre parti contemporaneamente.Ciò è particolarmente importante dato che l'albero di trasmissione proprietario di ACPT richiede più cambi di materiale.Per tagliare, infilare e ricollegare automaticamente e manualmente fibre diverse ogni volta che si cambia materiale, la funzione Roving Cut and Attach (RCA) di Roth consente all'avvolgitrice di cambiare automaticamente i materiali attraverso i suoi molteplici carrelli di produzione.Il bagno di resina Roth e la tecnologia di trafilatura delle fibre possono anche garantire un rapporto di bagnatura fibra-resina preciso senza saturazione eccessiva, consentendo all'avvolgitore di funzionare più velocemente degli avvolgitori tradizionali senza sprecare troppa resina.Al termine dell'avvolgimento, l'avvolgitore scollegherà automaticamente il mandrino e le parti dall'avvolgitore.
Il sistema di avvolgimento stesso è automatizzato, ma lascia ancora gran parte della lavorazione e del movimento del mandrino tra ogni fase di lavorazione, che in precedenza veniva eseguita manualmente.Ciò include la preparazione dei mandrini nudi e il loro collegamento all'avvolgitore, lo spostamento del mandrino con le parti avvolte nel forno per l'indurimento, lo spostamento del mandrino con le parti indurite e la rimozione delle parti dal mandrino.Come soluzione, Globe Machine Manufacturing Co. ha sviluppato un processo che coinvolge una serie di carrelli progettati per accogliere il mandrino posizionato sul carrello.Il sistema di rotazione nel carrello viene utilizzato per posizionare il mandrino in modo che possa essere spostato dentro e fuori dall'avvolgitore e dall'estrattore e ruotare continuamente mentre i pezzi vengono bagnati dalla resina e polimerizzati nel forno.
Questi carrelli a mandrino vengono spostati da una stazione all'altra, assistiti da due gruppi di bracci trasportatori montati a terra - uno sull'avvolgitore e l'altro impostato nel sistema di estrazione integrato - con il mandrino Il carrello si muove in modo coordinato e prende l'asse di riposo a ciascun processo.Il mandrino personalizzato sul carrello blocca e rilascia automaticamente il mandrino, in coordinamento con il mandrino automatico sulla macchina Roth.
Gruppo serbatoio resina di precisione a due assi Roth.Il sistema è progettato per due alberi principali di materiali compositi e trasportato a un'apposita cabina di avvolgimento del materiale.
Oltre a questo sistema di trasferimento a mandrino, Globe fornisce anche due forni di polimerizzazione.Dopo la polimerizzazione e l'estrazione del mandrino, le parti vengono trasferite su una macchina da taglio di lunghezza precisa, seguita da un sistema a controllo numerico per la lavorazione delle estremità dei tubi, quindi dalla pulizia e dall'applicazione dell'adesivo mediante raccordi a pressare.I test di coppia, la garanzia della qualità e il monitoraggio del prodotto vengono completati prima dell'imballaggio e della spedizione per i clienti finali.
Secondo ACPT, un aspetto importante del processo è la sua capacità di tracciare e registrare dati come temperatura dell'impianto, livello di umidità, tensione della fibra, velocità della fibra e temperatura della resina per ciascun gruppo di avvolgimento.Queste informazioni vengono archiviate per i sistemi di ispezione della qualità del prodotto o per il monitoraggio della produzione e consentono agli operatori di regolare le condizioni di produzione quando necessario.
L'intero processo sviluppato da Globe è descritto come "semi-automatizzato" perché un operatore umano deve comunque premere un pulsante per avviare la sequenza del processo e spostare manualmente il carrello dentro e fuori dal forno.Secondo ACPT, Globe prevede un grado di automazione più elevato per il sistema in futuro.
Il sistema Roth comprende due mandrini e tre carri di avvolgimento indipendenti.Ogni carrello avvolgitore è predisposto per il trasporto automatico di diversi materiali compositi.Il materiale composito viene applicato su entrambi i mandrini contemporaneamente.
Dopo il primo anno di produzione nel nuovo stabilimento, ACPT ha riferito che l'attrezzatura ha dimostrato con successo di essere in grado di raggiungere i propri obiettivi di produzione risparmiando manodopera e materiali e fornendo costantemente prodotti di alta qualità.L'azienda spera di collaborare nuovamente con Globe e Roth in futuri progetti di automazione.
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).
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Tempo di pubblicazione: 07-ago-2021