Proces výroby ľahkých interiérových výplní dverí
Zníženie nákladov a hmotnosti vždy zohráva v automobilovom priemysle dôležitú úlohu, v poslednom čase však hrá dôležitú úlohu aj udržateľnosť. Interiérové obloženie dverí BMW radu 3 je prvou aplikáciou automobilovej série, ktorá sa vyrába pomocou hybridnej technológie výroby. V porovnaní s použitím fosílnych surovín je proces cenovo stabilný a vďaka 70-percentnému obsahu prírodných vlákien aj o 20 percent ľahší.
Znižovanie nákladov a hmotnosti hrá v automobilovom priemysle dôležitú úlohu. To platí aj pre oblasť interiéru. Za účelom splnenia týchto požiadaviek spoločnosť Johnson Controls, Neuss, neustále vyvíja výrobné procesy. Jednotlivé fázy procesu sa kombinujú, zvyšuje sa stupeň automatizácie a vytvárajú sa takzvané hybridné výrobné procesy, ktoré kombinujú rôzne výrobné procesy. Popri novo vyvinutých výrobných procesoch je globálna dostupnosť za rovnakých podmienok veľkou výzvou pre udržanie konkurencieschopnosti.
Vnútorné obloženie dverí súčasného BMW radu 3 je prvou aplikáciou automobilovej série, ktorá sa vyrába pomocou hybridnej výrobnej technológie. Ihlová rohož z drevených vlákien so spojivom z akrylovej živice sa lisuje v nástroji pri teplotách 200 až 220 ° C a potom sa vstrekuje späť do vstrekovacieho stroja. Takto má obloženie dverí rebrovú štruktúru na vystuženie v požadovaných bodoch. Podiel prírodných vlákien v tejto takzvanej podložke Fibrowood je 70 percent. V porovnaní s použitím fosílnych surovín je tento proces cenovo pomerne stabilný. Rohož sa vyznačuje nízkou plošnou hmotnosťou a dobrým správaním pri náraze.
Na neviditeľné prvky výplní dverí pre sedan a turné nového BMW radu 3 sa používajú obnoviteľné, a teda ekologické suroviny. Výplň dverí sa skladá z nosiča z prírodných vlákien, ktorý je priamo tvarovaný späť plastom. Tento výrobný proces robí komponent o 20 percent ľahším ako bežné komponenty. V roku 2012 spoločnosť Johnson Controls získala ocenenie od spoločnosti plastových inžinierov (SPE) za tento dverný panel z prírodných vlákien. „Touto inováciou pomáhame spoločnosti BMW dosiahnuť, aby bola nová rada 3 udržateľnejšia. Úspora hmotnosti môže tiež výrazne znížiť spotrebu, “hovorí Dr. Werner Klusmeier, manažér inovácie procesov, pokročilý vývoj produktov v spoločnosti Johnson Controls Automotive Electronics & Interiors.
Ďalší vývoj výrobného procesu
Aby bolo možné v budúcnosti naďalej spĺňať požiadavky automobilového priemyslu, boli v spoločnosti Johnson Controls ďalej vyvíjané hybridné výrobné procesy. V rohožiach Fibrowood sa používajú materiály na báze dreva s krátkymi vláknami, ale dlhšie vlákna sú potrebné, aby sa ušetrila ešte väčšia váha. Proces Fibrowood navyše vyžaduje po dokončení úpravu, aby sa dosiahla určitá úroveň vlhkosti. Pri procese EcoCor, ktorý sa používa pre obloženie dverí pre súčasný Mercedes triedy C, nie je potrebné klimatizácia, pretože materiál absorbuje o 50 percent menej vlhkosti ako rohože Fibrowood. To je veľká výhoda pre globálne použitie.
Táto rohož EcoCor je termoplasticky spojená, tvarovateľná rohož vyrobená z polypropylénu a prírodných vlákien, ako sú ľan, konope a kenaf, ktoré sú pri vysokej vlhkosti menej expanzívne a preto nie sú také citlivé na klimatické podmienky. Zahreje sa na viac ako 200 ° C, potom sa lisuje v nástroji pri nízkej teplote a spätne sa vstrekuje priamo do vstrekovacieho nástroja. Týmto spôsobom je možné v jednom kroku pripevniť k nosiču pridržiavače (upevňovacie prvky) a ďalšie výstuže nosiča. Hmotnosť nosnej časti je znížená na 1 400 g/m². Povrchové materiály je možné nanášať bez lepidla v jednom kroku. Vnútorné obloženie dverí pre Mercedes triedy C je prvým globálnym programom spoločnosti Johnson Controls, ktorý sa vyrába súčasne v Európe, USA, Číne a Južnej Afrike.
Celosvetová dostupnosť je obzvlášť dôležitá pre výrobcov automobilov, ale napríklad klimatické podmienky v Číne sú iné ako v Európe. „Keď sme začali vyvíjať obloženie vnútorných dverí, najskôr sme sa pozreli na globálne údaje o klíme. Z toho sme mohli odvodiť, ktoré materiálové vlastnosti potrebujeme pre nosné diely, “vysvetľuje Werner Klusmeier. "Do úvahy sa brali iba ľahké materiály, ktoré príliš nerozšíria vlhkosť." Aby sme to dosiahli, stanovili sme rôzne koeficienty rozťažnosti pri rôznych stupňoch vlhkosti a prišli sme k záveru, že proces EcoCor je pre globálne použitie oveľa vhodnejší ako Fibrowood. “
Spoločnosť so sídlom v Neuss urobila veľa pre zabezpečenie globálnej dostupnosti. „Testovali sme potenciálne materiály po celom svete a porovnávali sme ich s Čínou, USA a Európou. Hlavným problémom bolo: čo je potrebné zmeniť, aby sa splnili všetky technické podmienky výrobcu vozidla, “hovorí Werner Klusmeier. Nosná časť by mala mať rovnaké fyzické parametre po celom svete. Procesom EcoCor pre nový Mercedes triedy C je možné tieto požiadavky splniť. Suroviny pre nový nosič sa spočiatku získavajú z Nemecka a rohože sa odosielajú z Európy do svetových výrobných zariadení.
CHyM: Ďalší vývoj procesov lisovania
Po hybridných výrobných procesoch spoločností Fibrowood a EcoCor bola treťou etapou vývoja nový hybridný proces lisovania (Compression Hybrid Molding, CHyM), ktorý mal európsku premiéru na IAA 2013. Proces lisovania CHyM na výrobu interiérových dverových panelov kombinuje výhody komponentov z prírodných vlákien a vstrekovania termoplastov. Interiérové komponenty, ktoré sa vyrábajú týmto spôsobom, sú o 40 percent ľahšie ako komponenty vyrobené vstrekovaním. Vo vzťahu k produktom v porovnateľných cenových kategóriách ponúka CHyM najvyššiu pevnosť komponentov so zníženou hmotnosťou súčasne.
Zníženie hmotnosti a tuhosť, ktoré boli optimalizované o 30 percent, zjednodušujú inštaláciu obloženia dverí v karosérii. Zavedením procesu CHyM v modeli vyššej strednej triedy od nemeckého prémiového výrobcu sa hmotnosť použitej rohože z prírodných vlákien znížila na 1 200 g/m². „To do 20 rokov znížilo váhu nosných dielov pre obloženie dverí na polovicu,“ zhŕňa Werner Klusmeier. „Plánujeme tiež prenos tohto výrobného procesu na ďalšie komponenty, ako sú kryty operadiel a prístrojové panely.“
Proces fólie pre dvojfarebné dverové panely
Okrem týchto výrobných procesov pre nosné diely vyvinula spoločnosť Johnson Controls aj úplne nový proces, ktorý umožňuje vysoko kvalitné a nákladovo efektívne nanášanie dvojfarebných povrchov na jednodielny nosič. Presné umiestnenie viditeľnej farebnej deliacej čiary v drážke už nevyžaduje kryt a súčasne zaisťuje dojem prémiovej kvality pri súčasnom znížení nákladov. Namiesto použitia dvoch obkladových častí s rôznymi farbami umožňuje nový filmový proces inštaláciu viacfarebnej dverovej výplne s tvarovanou dizajnovou líniou, ktorú je možné inštalovať ako kompletný modul.
Na výrobu dvojfarebných výplní dverí bolo potrebné zostaviť a rôzne zvariť dve rôzne zafarbené výplne. Nie príliš atraktívna farebná deliaca čiara si zvyčajne vyžadovala drahé kryty. Na rozdiel od toho ponúka dvojtónový filmový film vysoko kvalitnú linku oddelenia farieb na nosiči vďaka presnému umiestneniu do drážky. Simulačné metódy a inovatívne technológie nástrojov počas procesu vývoja produktu zabezpečujú trvalo kvalitný produkt pri nižších nákladoch ako v prípade dnešných dvojfarebných riešení. „Nový dvojfarebný proces bude pripravený na sériovú výrobu v roku 2016,“ poznamenáva Werner Klusmeier. Možné je aj budúce použitie na fólie vyrobené z termoplastického polyolefínu (TPO). Okrem zníženia hmotnosti, nákladov a logistiky zaujme optimalizovaný proces výroby dvojfarebných dverových panelov výrazne zlepšenými parametrami NVH a výkonnosťou pri náraze.
Dôležitosť obnoviteľných a ekologických surovín, ktoré zlepšujú rovnováhu CO2 výrobkov a procesov, bude v budúcnosti naďalej stúpať, rovnako ako podiel recyklovateľných materiálov v automobiloch. V neposlednom rade z hľadiska globálnej dostupnosti sa spoločnosť Johnson Controls spolieha na použitie prírodných vlákien, najmä lykových vlákien, ako sú ľan, konope a kenaf. Ďalším vývojovým krokom je optimalizácia procesov v ľahkých konštrukciách a integrácia procesov. Okrem toho sa uskutočňuje výskum kombinácie rôznych vlákien navzájom a so syntetickými vláknami, aby sa zvýšili fyzikálne vlastnosti, ako napríklad tepelná odolnosť. Okrem udržateľného znižovania nákladov a hmotnosti je kľúčovým bodom nezávislosť od surovín. Globálna dostupnosť je dôležitejšia ako kedykoľvek predtým, pretože všetci výrobcovia vozidiel teraz vyrábajú po celom svete. Riadenie dodávateľského reťazca musí preto zabezpečiť jednotnú dostupnosť a kvalitu prírodných vlákien.
Spoliehame sa na obnoviteľné a preto špeciálne
ekologické suroviny.
Werner Klusmeier, manažér inovácií procesov, pokročilý vývoj produktov, Johnson Controls Automotive Electronics & Interiors