Umiestnenie vláknovej nášivky má spôsobiť revolúciu v ľahkej automobilovej konštrukcii

Bavorská technologická spoločnosť so svojimi systémami umiestňovania vláknových náplastí otvára novú kapitolu v aditívnej výrobe. Vďaka vysoko výkonnej robotike má tento proces potenciál spôsobiť revolúciu v sériovej výrobe geometricky náročných ľahkých komponentov v automobilovej výrobe.

Dva kľúčové roboty Stäubli, FAST picker TP80 a šesťosý TX200 patria medzi kľúčové komponenty v bunke na ukladanie vlákien. Obrázok: Cevotec

Redukcia hmotnosti je najvyššou prioritou vo výrobe automobilov. Bezpečnostné a komfortné vybavenie za posledných niekoľko desaťročí zvýšilo hmotnosť vozidla. V záujme zníženia spotreby a tým aj emisií znečisťujúcich látok robia výrobcovia automobilov všetko pre to, aby tento vývoj zvrátili. Ľahká konštrukcia je populárnejšia ako kedykoľvek predtým, ale vhodné materiály a výrobné procesy si ťažko hľadajú cestu do výrobného závodu pod diktátom nákladovej efektívnosti.

Vďaka priekopníckemu procesu aditívnej výroby Fiber Patch Placement alebo skrátene FPP sa veci teraz hýbu. V plne automatických systémoch od spoločnosti Cevotec z Taufkirchenu zabezpečujú dva roboty Stäubli, vrátane jedného z najrýchlejších štvorosových strojov na svete, výkon, aký sa nikdy predtým nepodarilo dosiahnuť. Táto systémová technológia otvára cestu pre ekonomickú výrobu ľahkých sériových dielov.

Najskôr však na začiatok: Tento proces ešte nie je všade známy a pred podrobným technickým riešením by mal byť stručne popísaný. FPP je proces kladenia, pri ktorom je trojrozmerná pozitívna alebo negatívna forma pokrytá definovanými pásikmi z uhlíkových vlákien, takzvanými záplatami. Podobne ako pri 3D tlači sa komponent skladá aditívne, pružne a automaticky z jednotlivých lepených vláknitých pásov.

Rozhodujúca výhoda: Náplasti, ktoré sú úplne automaticky vyrezávané z plochej vláknitej pásky, je možné umiestniť úplne voľne na formu. Vďaka individuálnej orientácii vlákien každej nášivky podľa zaťaženia v súčasti sa môžu mechanické vlastnosti predliskov značne zvýšiť. Plusové body sú zrejmé: Výrazné zvýšenie tuhosti a pevnosti so značným znížením hmotnosti.

Ľahké komponenty s vynikajúcou pevnosťou

„Ak nosné vlákna v komponente z CFRP nie sú správne zarovnané s zaťažením, pokles mechanických parametrov je obrovský. S odchýlkou iba 15 ° medzi zaťažením a smerom vlákna sa využitie sily vlákna zníži o viac ako 80 percent, “prezrádza Cevotec CTO Felix Michl. Pri procese FPP spoločnosti je možné týmto nevýhodám konkrétne zabrániť, pretože každú jednotlivú záplatu je možné zarovnať pozdĺž toku síl v súčasti.

Za účelom maximálneho využitia mechanických vlastností patch laminátov vyvinul Cevotec Artist Studio, vysoko výkonný softvér s rozhraniami k bežným programom FEM, s ktorým je možné ľahko vykonávať efektívne plánovanie laminátov a programovanie systému.

Výkonné algoritmy tohto softvéru CAD-CAM vypočítajú optimálnu polohu a vzájomné prekrytie náplastí, a tak vytvárajú podmienky pre trvalo vysokú kvalitu laminátu.

Ďalšou výhodou umiestnenia vláknových nášiviek je vysoký stupeň využitia materiálu. Táto technológia nie je oboznámená s vysokou mierou odpadu klasických textilných procesov, ktorá niekedy presahuje 50 percent. Z privádzaného prameňa 100 percent materiálu končí v súčasti cez nastrihané miesta. Vďaka materiálu, ktorý je podstatne drahší ako hliník alebo oceľ, sa to rýchlo stáva rozhodujúcim ekonomickým faktorom.

Inovatívny robotický systém pre sériovú výrobu

Aké rýchle, efektívne a ekonomické môže byť umiestnenie patchov v praxi, ukazuje Cevotec s plne automatickým produkčným systémom SAMBA Pro. Pri realizácii týchto buniek sa spoločnosť Cevotec spolieha na kompetencie skúseného výrobcu systému Baumann. Špecialisti z Ambergu sa preslávili medzinárodne svojimi sofistikovanými automatizačnými riešeniami.

Pretože výkon robotiky hrá v týchto systémoch rozhodujúcu úlohu, bolo rozhodnuté použiť vysoko výkonné roboty od švajčiarskeho dodávateľa Stäubli. V každej bunke pracujú dvaja roboti: ultrarýchly FAST picker TP80 a veľký šesťosý TX200. To znamená, že je k dispozícii celkom desať robotických osí pre voľné umiestnenie náplastí.

Audi robí veľký krok smerom k výrobe nástrojov 4.0

Jedna vec, ktorá sa vám na rozvinutom oddelení výroby nástrojov v Audi Plant/Forming Technology Competence Center nepáči, sa vám nepáči: procesy, ktoré sú v rozpore s digitálnymi sieťami. To je dôvod, prečo robotické obrábacie centrum v súčasnosti nahrádza štyri radiálne vyvrtávačky pri konštrukcii formovacích nástrojov.

Pohľad na systém ukazuje, ako podrobne funguje Fibre Patch Placement. Na stanici 1 je na programe odvíjanie pásky z uhlíkových vlákien a jej prísun do automatickej rezacej jednotky. Tu laser rezá pásku na pásy s najväčšou presnosťou. Systém na spracovanie obrazu potom prevezme geometrickú kontrolu náplastí. Všetko ostatné je na robotoch.

V ďalšom kroku zberač FAST vyberie uhlíkový pás z pásu pomocou špeciálneho vákuového uchopovača a presunie sa do iného kamerového systému, ktorý určí polohu a orientáciu náplasti na uchopovači. Zatiaľ čo korekčné parametre sa stále počítajú spracovaním obrazu, TP80 riadi pôvodné cieľové súradnice, opravuje ich do finálnej polohy a aplikuje záplatu. Počas manipulácie chápadlo zahrieva náplasť a tým aktivuje jej zviazanú stranu, aby bolo zaručené bezpečné priľnutie. Úlohou veľkého šesťosového TX200 je umiestniť formu, ktorá má byť pokrytá náplasťami, rýchlo, presne a do správnej polohy pod TP80. S dosahom 2 194 mm a užitočným zaťažením 100 kg môže robot optimálne vyhovieť požiadavkám.

Technológia intenzívneho uchopenia know-how

Pri manipulácii zohráva kľúčovú úlohu flexibilný uchopovač náplasti od spoločnosti Cevotec. Chápadlo je vybavené špeciálnou penou a prispôsobí sa aj najzložitejším povrchom. Dokonca aj v prípade uhlov nad 90 ° a povrchov s dvojosými zakrivenými povrchmi nanáša náplasti presne a bez efektov zakrytia. Vďaka desiatim osiam dvoch robotov Stäubli môže uchopovač ľahko dosiahnuť akékoľvek miesto, a to aj pri veľmi zložitých komponentoch. Na konci procesu predformovania pokračuje úplne automaticky: inherentne stabilné predlisky sa automaticky uvoľnia z nástroja a prenesú sa do nasledujúceho kroku spracovania.

„Výkon robotov Stäubli je rozhodujúci pre celý proces. Najmä vďaka vysokej dynamike modelu TP80 dosahujeme doby cyklov, ktoré umožňujú sériovú výrobu. Táto rýchlosť prináša flexibilitu pri umiestňovaní vláknových patchov a robí túto technológiu zaujímavou pre malé aj veľké série, “zdôrazňuje Michl.

V spoločnosti Cevotec možno vidieť oblasti uplatnenia tejto technológie nielen v leteckom a kozmickom priemysle, ale čoraz viac v automobilovom priemysle, kde stále dôležitejšiu úlohu hrajú ľahké komponenty s vysokou pevnosťou. Mechanické vlastnosti je možné zvýšiť pomocou vláknových štruktúr na báze patchov až o 150 percent. Ďalšia výhoda: výrazné zníženie hmotnosti, ktoré môže v závislosti od komponentu dosiahnuť viac ako 50 percent a ktoré môže výrazne pomôcť výrobcom vozidiel v ich úsilí o zníženie emisií znečisťujúcich látok. Vďaka tomu je umiestnenie vláknovej záplaty míľnikom pre zložité výkonové komponenty vo veľkom množstve.

Záznam „freemium_overlay_form_apr“ neexistuje.