创新:源自全面的技术专知和工程整合能力

作者:本网编辑 文章来源:本网 发布时间:2010-11-11


图1 EX系列注塑机具有出色的动力性能,并可提供极高的精密性和洁净度

凭借在注塑、挤出和反应注射成型等3大技术领域中的技术专知及工程开发能力,克劳斯玛菲已经在开发完整的含有多种技术的解决方案方面取得了成功。在K 2010展会中,该公司的这3大业务部门将展示他们最新的技术成果。

注塑业务部门

1.AX和EX:两种机器概念满足不同的生产需求

由价格、不断升级的技术要求以及日益提高的能源成本所带来的巨大压力,使得“用一台机器满足所有的生产要求”的主张正在受到质疑。每个行业领域都有其特定的标准要求,并希望利用特殊的生产系统来满足这些要求。基于AX和EX系列注塑机,克劳斯玛菲提供了两种完全不同的全电动机概念,这两种具有成本效益的注塑设备为加工商们准确地寻找适合的机器以满足特殊的生产要求提供了选择。

(1)高效、高精密的AX系列特别适用于技术部件的生产。无论是电子电器还是汽车行业中的技术部件加工商,都要求实现高能效和高重复性的生产,并非常注重机器的性价比。AX系列注塑机完全满足了这些要求:优化的双曲肘设计、高效的伺服电机以及机械系统的平稳运动,确保了AX系列注塑机的高效率。与液压机相比,其能耗可降低60%;技术领先的控制系统以及非常精准的定位确保了精密成型和高动态响应性。

基于上述优点,AX系列注塑机为具有成本效益的精密成型提供了极其可靠的保障,使其能够以较低的成本实现灵活而可靠的生产,即使生产循环周期长的部件也同样如此。

(2)专为高标准洁净室应用而开发的EX系列采用了洁净度极高的锁模单元和注射单元,完全满足了医疗及生命科学领域的注塑成型对生产环境提出的高标准要求,即生产系统排放的颗粒物、热量和发出的噪音都非常低。

采用Z曲肘专利技术的锁模单元为极洁净的加工环境提供了保证。由于支点少,且所有的部件都被包封起来,以及动模板不再受拉杆的引导,因而消除了潜在的污染源,污染风险得到了极大的降低。塑化单元和注射单元由两对直驱电机驱动,从而使驱动力能够集中、直接地被传送到运行中的螺杆上,它避免了使用传送带——而这正是另一个潜在的污染源。

因此,该机器具有高精密性、高动态响应性和极高的洁净度。

另外,由EX直驱系统发出的微小声音属于低频噪音,同时,由于该系列注塑机主要的驱动部件采用了水冷方式,可直接带走产生的热量,确保了生产环境处于低温状态,从而满足了装有空调和声音反射装置的洁净室对低噪音和低散热的两个关键要求。

(3)EX系列的Ultra版本以其高动态响应性满足了包装生产的需求。该机器专利的Z曲肘设计的关键特点是可以直接控制运动,它使锁模过程中的运动近于完美,同时还可实现高动态响应,从而为EX系列机器实现极快速的干循环提供了保证。

采用Ultra高性能注射单元,即可对EX注塑机进行升级。Ultra注射单元的注射速度可达600mm/s,这一特点使得EX系列机器也成为了生产薄壁产品的理想设备,该机器的高精密性为实现紧密公差生产提供了可能。


图2 AX系列注塑机可实现精密且具有成本效益的成型,适于生产多种产品

2.MX SpinForm:技术的组合使多组分成型更加便利

组合了转盘技术(SpinForm)的MX系列大型高性能注塑机是大批量生产大型多组分产品的理想设备。该两板式锁模机器的模板结构经优化设计后,确保了极高的加工精密性和动态响应性。即使是很重的多组分模具,也可确保模具的闭合是在精确而平行的模板作用下完成的。

在K 2010展会中,克劳斯玛菲将展示一台整合了反应注射成型工艺的MX SpinForm生产单元,它将采用热塑性塑料和PU材料,在一次性注射成型中生产复杂的3C部件。利用该公司最新的反应注射成型工艺,可在热塑性的基底上生产出PU组件。RimStar MiniDos发泡系统采用了克劳斯玛菲最新开发的计量泵,经特殊处理的表面、优化的控制面板和活塞使该设备的运行更平稳且使用寿命更长。先进的混合头技术提供了精确的流量和出色的磨损保护。

通过这一具有创新性的展出,克劳斯玛菲将向人们证明一个实现多组分生产的便捷通道,其便捷性在于,包括加工设备、机械手和加工工艺在内的整套生产系统均来自同一供应商。因此,所有的组成部分都能够得到优化设计以确保工作的协调一致。

通过装备来自克劳斯玛菲的BluePower技术包的节能模块,该机器还为进一步降低生产能耗,从而削减单位生产成本提供了一个可进行多种选择设置的“窗口”。能源分析工具(EAT)能够检测出每一个加工步骤中的单个设备当前的能耗值,并在线显示这一数据。这种可方便获得的信息为优化工艺提供了极其重要的帮助。另外,BluePower伺服驱动的伺服泵技术为提高整个系统解决方案的能源效率提供了保证。同时,用在塑化单元周围的易安装且易维护的BluePower EcoPac绝缘套管是减少机器辐射热损失的有效方法。


图3 CoverForm系统解决方案能够缩短带有保护涂层的部件的生产循环时间

3.能源分析工具:使生产耗能透明化

为最大化地避免不必要的能耗,从而降低整个生产中的耗能量,克劳斯玛菲专门开发了一种能源监测模块,它能够精确而实时地记录注塑机以及各种周边设备的能耗数据。通过与杜伊斯堡-埃森大学的塑料机械与工程学院合作,克劳斯玛菲的PRIMUS Network开发出了能源分析工具(EAT)。

致力于创新的PRIMUS Network为克劳斯玛菲将自身的开发资源与其他的研究院所和工业领域的合作伙伴的开发资源联系在一起提供了准则。克劳斯玛菲与一些大学和研究机构在广泛的研发项目上展开了合作。该公司将这些行为统一到PRIMUS Network之中。

该监测模块被安装在机器的开关柜中,一旦软件被激活,即准备就绪。能源分析工具可收集启动各项机器功能而消耗的特殊能源数据,如模具的打开和关闭、塑化、注射和保压,以及机筒加热等。这些数据会显示在机器的操作面板上。利用这些数据,可描绘出改变机器设置而对能耗带来的影响,从而为加工商确定与能耗相关的最佳操作点,以寻求最佳能源效率的机器设置提供可靠的帮助。

在生产过程中,能耗与其他的加工参数一起被记录下来。和以前一样,EAT会记录下每一循环周期内的或者是特定时间周期内的耗能量。一般,每一循环周期的能耗数据会显示在操作面板上,同时特定时间周期内的计数能够被重新设定。即便更换模具后,系统还能记录下总的耗能量,以及最后一个循环周期的当前能耗和最大能耗。因此,它能够对能耗情况做出连续的描述和记录。


图4 在功能性集成中的创新:在一次性生产流程中,可注射成型完整的具有传感器功能并可发光的产品

EAT还能够为周边设备提供获取的能耗数据的选择。将来,还可能检测更多带有检测模块的生产单元原件,将它们与分析工具连接在一起,并将测得的能耗数据用于总成本的计算中。

如果该系统装备有电子流量计量器和温度传感器,那么冷却水系统就能够被容入到总的能量平衡体系中。在此,想要了解冷却水系统究竟消耗了多少能量的原因有两个,一是为了将其成本分派到一个特定的生产工序上,二是为了在已经记录的能耗数据的基础上,追溯这一时间过程中的能耗情况,从而能够在发生变化前发出警告,例如,从供料生产线到模具冷却系统中的积累量。

在K 2010中,克劳斯玛菲将展示该能源分析工具,作为监控成本的一个有效工具,它还可为加工商提供有关生产和生产工艺对环境影响的重要信息。

4.CoverForm:低成本、高效率的抗刮擦部件生产工艺

出色的材料特性,特别是极高的抗刮擦和抗化学腐蚀性能,对于使用频繁的部件而言是非常必要的,例如汽车部件,或者用于家电和手机的显示器等。在K 2010展会中,克劳斯玛菲将向观众介绍其与赢创公司(Evonik Röhm GmbH)联合开发的CoverForm工艺。CoverForm是一种可满足批量化生产的具有成本效益并可节省能源的解决方案。该工艺的特点是,随着PMMA部件的注射成型,立即向模具中施加一种功能性涂层材料,从而能够在一次性注射成型中,生产出带有抗刮涂层的部件。

相比之下,传统的涂层部件生产方法通常涉及高达14个工艺步骤,并且其成本很高。而CoverForm是一种单一的模内生产工艺,它取消了对PMMA基底部件的运输、清洁和预处理,以及施涂和干燥等中间过程,从而避免了由此而花费的时间、精力和成本,在产品脱模并完成质量检测后即可结束生产。


图5 安装在多层管道挤出模头上的QuickSwitch可调口模

CoverForm的打包方案涉及:一台已得到实践检验的克劳斯玛菲的生产单元,以及由赢创提供的、包括基体材料和反应涂层系统在内的材料体系。

针对CoverForm的应用需求,克劳斯玛菲在其液压锁模的CX 200-750液压注塑机中采用了最新的压缩成型技术,同时对其小流量的计量单元(用于对反应材料系统的计量处理)进行了优化。经优化的计量单元可以将液态反应系统注入到CX注塑机上的模具型腔中。在随后的压缩成型阶段,该涂层即可均匀地分布到PMMA部件的整个表面上。对电动注射单元的精密控制确保了施涂加工的高度再现性,涂层厚度的变化可以被控制在微米范围内。

此外,克劳斯玛菲还进一步地开发了动态模具加热系统,以满足多型腔模具的应用需求。该紧凑的生产单元是完全自动化的,一台机械手负责取出并运送部件。通过使用BluePower EcoPac绝缘套管和BluePower伺服驱动的伺服泵技术,确保了对能源的高效利用。

5.创新表面的技术突破:可发光、可加热、可压力触发且可触摸

塑料产品可以是智能的吗?现在,复杂的塑料部件在受到触摸时即可发光或发热,它们能够对刺激做出反应,且具有舒适的触感。毫无疑问,创新的、具有成本竞争优势的生产工艺和材料正在为组合了电子技术和功能性表面的塑料部件开启一个全新的世界。通过在高精密的模具中创造性地组合使用注射成型和反应注射成型技术,并结合使用特殊的自动化技术,就能够在一次性的生产循环中,生产出整合了功能性表面、基底部件和传感技术的智能化塑料产品。在K 2010展会中,克劳斯玛菲将向观众介绍这一领先技术。


图6 高性能的橡胶挤出机用于胶管的生产

利用多层叠压(Duo-Lamination)技术和其他已得到证实的技术,现在,塑料加工商们就能够将功能性表面和各种传感器集成在塑料部件中。通过与一个电源相接,这些传感器触发元件就会定义出对外界刺激做出的反应效果,例如:开/关、闪光或变暗等。

除了各种颜色的光效应外,新的工艺还为在部件中集成一个发热源提供了选择。一家汽车制造商已经采用该工艺生产汽车中的乘客隔离板。同样地,还可利用该工艺生产用于滑雪场的升降车或露天体育场的具有加热功能的座椅面,以及用于家庭、商业领域或办公场所的可加热表面。

触摸是另一个重要的特性。利用这一结合了注射成型和反应注射成型等多种技术的工艺,能够生产出非常诱人的表面,它可提供非常舒适的触感。该工艺能够生产出冷色的、柔和的、带有纹理的或者光滑的表面,并能产生不同的光学强弱效果。

参与该项目的主要国际合作伙伴包括:材料供应商Evonik Röhm公司、电致发光技术的专家Lumitec公司、模具制造商Georg Kaufmann Formenbau以及德国开姆尼斯工业大学。在K 2010展会期间,该项目的合作伙伴还将展示更多的用于该新工艺的切边技术方案。

6.使结构部件更轻:一步完成有机板材的热成型和包胶成型

在K 2010展会中,克劳斯玛菲还将展示一种新的生产工艺,它组合了热塑性塑料注射成型的优势以及热成型连续纤维增强中间层的优势。利用这种新工艺,可以生产出高强度、高吸能性的复杂结构部件,这些结构部件的重量和制造成本远远低于类似的钢制和铝制部件,在汽车应用中,可以承受很高的动态压力。


图7 为不同应用而生产的胶管

克劳斯玛菲将在K 2010中演示这种完整的、全自动化的生产过程:在一个连续的生产工艺中,由Bond-Laminates公司提供的有机片材(由连续纤维增强的热塑性塑料片材)将在模具中被热压成型,然后采用玻纤增强聚酰胺(由朗盛公司提供)对其进行包胶成型。一台以克劳斯玛菲CX系列为基础的300t注射混配机被用于混配这种包胶层材料。它能够在单一的加工操作中,均匀地混合不同长度的纤维,并使它们完全融入到聚酰胺中,随即进行注射成型。

挤出业务部门

1.创新工程技术减少材料消耗,提高管道挤出的灵活性

在管道挤出生产中,原材料成本对于利润的大小具有决定性的影响,因此,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫推出了多种可降低材料消耗的创新技术。

(1)QuickSwitch挤出系统能够在几分钟之内完成管道直径和壁厚的转换,而无需中断生产。只需按一下按钮,整条挤出生产线就会自动地转换成生产新规格的管道。与传统的挤出生产线相比,由于QuickSwitch能够在转换过程中极大地减少材料的浪费,因而降低了材料成本。它还完全避免了采用传统的转换方法所耗费的时间和精力,同时节省了因加热新模具而消耗的能量。

(2)克劳斯玛菲-贝尔斯托夫最新开发的可调式口模,使得QuickSwitch系统更加灵活。以往的用于加工聚烯烃材料的QuickSwitch管道挤出模头拥有一个可以移动的芯棒和一个固定的口模,现在该设计得到了改进,即口模是可调节的,而芯棒是固定的。这种新的设计同时提供了成本和工艺上的优势,例如,可以毫不费力地将新的可调式口模组合到传统的标准管道挤出模头中,从而能够方便地将QuickSwitch系统安装到已有的管道挤出生产线上,因此而显著降低了成本。在技术上的优势是,与可移动芯棒相比,可调式口模确保了熔体能够以线形流形式,直接从挤出机流入到管道挤出模头中,从而优化了压力的积聚,最终使整个挤出工艺得到改进。

(3)高填料含量和直接挤出。在管道挤出中,使用填料是另一种控制成本的方法。当挤出高填充的PVC管道时,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫的36D系列平行双螺杆挤出机可通过选配特殊的计量单元,确保产品的高品质。


图8 用于KM-RKW 40-2400管道挤出模头上的螺旋分配器

另外,直接挤出的方法也被越来越多地用于向聚烯烃管道中添加填料的生产中。在同一条挤出生产线上,可对原材料进行混配,以直接挤出最终的管道产品。通过组合这两个生产步骤,削减了中间加工步骤的成本,降低了整个原材料的消耗并提高了生产的灵活性,最终可提高投资回报率。

(4)发泡和压型。通过对一些材料进行发泡来减少材料用量,可极大地降低非承压管的生产成本。在挤出PVC芯层发泡管方面,管道挤出模头发挥了重要作用。克劳斯玛菲-贝尔斯托夫的KM-3 LRK 4X系列管道挤出模头是专为PVC芯层发泡管挤出而设计的产品。如果中间层采用发泡材料,可使材料成本降低达25%。

(5)带肋加强管道可提高非承压排水管的环刚度。与一个合作伙伴一起,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫为带肋加强管道的生产提供完整的生产系统。与实壁排水管相比,用该生产系统生产出的带肋加强管道的材料成本可降低40%~60%。

2.用于胶管生产的一站式系统解决方案

作为一种重要的连接管件,橡胶管必须具有极高的工作可靠性,即使在极端的高温和机械应力下也应如此。橡胶管既可用于汽车的排气系统、动力传动系统、油冷装置、连轴器、制动器和加热/冷却系统,以及空调、燃油输送、转向齿轮或底盘机构、进气系统中,也可用作额定压力达420bar(426kg/cm2)的液压管、建筑和输送用管,以及用于食品、饮料、化妆品、化学品、制药和燃油输送的管道。这些千差万别的应用对橡胶管的技术要求也不尽相同。


图9 采用模块化设计的EasyClean混配生产线

基于广泛的橡胶加工专业知识和出色的工厂规划工程能力,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫在提供高技术含量的订制化胶管挤出生产线方面处于领先地位。该公司的产品涉及生产线的核心加工设备、带有各种测试仪器的检验室,以及用于水布和塑料芯轴的清洁和回收设备等。从项目规划到每台机器的制造,直到整条生产线的安装和调试,在K 2010展会中,该公司将展示其全方位的技术能力。

首先,一台螺杆直径为90mm或120mm的、配有十字机头的橡胶挤出机,可将密实的内层胶挤出到一个塑料芯轴上,芯轴的直径与胶管的内径完全一样。随后,在胶管外层覆以织物、金属编织或针织的增强层。在此,生胶与织物的可靠粘连对于胶管的耐压和柔韧性至关重要。接着,挤出外层胶,然后用增强材料(水布)绑扎进行硫化。之后,在12bar(12.2kg/cm2)压力、165~200℃的硫化罐中,可塑性的生胶变成了高弹性橡胶。由此,胶管各层得以牢固地粘结在一起。在后续的加工步骤中,水布和内部芯轴将被去掉。利用克劳斯玛菲-贝尔斯托夫的生产线,这些材料都可以得到清洗和重新使用。在质量检测阶段,橡胶管的承压载荷、承载脉动以及力学性能和热应力等都可在不同的检测系统上得到测试,以确保满足使用要求。

3.用于超大型管道生产的挤出技术

通过组合各种出色的工程技术,如:长径比为36的单螺杆挤出机、螺旋模头以及相匹配的尺寸定径技术和冷却单元,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫为生产新型超大规格的管道提供了完美的解决方案。据介绍,该公司的一家客户将采用该生产线生产直径达2400mm的HDPE光滑外壁管。在K 2010中,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫将介绍这一技术。

在该生产线的前端,通用型的挤出机系列被用于超大管道的生产。该系列于2004年被推向市场,包括KME 105-36 B/R、KME 125-36 B/R和KME 150-36 B/R等几款机型。其特点是:长径比为36的较长的加工单元结合屏障式的螺杆设计,为获得温度极低且非常均匀的熔体提供了保证。这种屏障式设计允许一些未熔粒子在一定的约束控制下,从固体通道进入到熔体通道中,在此,这些未熔粒子因吸收周围熔体的热量而熔化,熔体温度由此而得以降低,这有助于最大程度地减少松垂现象;在专为超大管道而设计的管道挤出模头中,熔体通过多层孔而得到均匀的预分配,从而确保了在进入螺旋形流道前,能够获得一个理想的圆形截面。对模头的设置可由人工进行预调节。众多的加热油管路,结合被分开的加热带,为控制好壁厚提供了帮助。此外,这种最新设计的管道模头还极大地改善了管道的内表面质量。

在该生产线中,长径比为36的单螺杆挤出机和特殊的带有螺旋分配器的管道挤出模头,为生产的稳定性以及产品的高质量提供了保证。基于这些优点,对于一些材料成本占总生产成本90%的管道类型,该生产线还有助于大幅度地节省材料。


图10 对于需要频繁改变混配生产的应用而言,Mixomat通过使用大尺寸门而为快速清洁提供了便利

4.高能效的混配生产线

在K 2010展会中,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫还将展出一台最大转速为600r/min的ZE 60 A UTX同向旋转双螺杆挤出机,该机器将被集成到一条模块化的挤出生产线中,并能以主动和被动的特性提高能源效率。该混配生产线还将突显其现场安装时间短和总体成本低的优势。

近年来,许多机器制造商已推出了速度高达1800r/min的混炼挤出机,这些机器通常具有高产率和机器尺寸小的优势。然而,一个不可忽视的现象是,这些机器对驱动力的要求较高,从而导致能耗的增大和能源损失的增多。通过大量的试验,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫的专家们发现,在多数应用中,如果采用以中等速度运行的较大型挤出机而非高速运行的小型机器,所节省的能源是相当可观的。例如,用一台以1200r/min的转速运行的ZE 60 A UTX挤出机混配30%玻纤增强PA6材料,当产率达到2100kg/h时所消耗的能量是0.21kWh/kg。如果使用另一台较大型的设备,如ZE 75 A UTX挤出机,当以600r/min的转速运行时所消耗的能量则只有0.18kWh/kg。由于大型挤出机的投资成本和运行成本较高,因此,根据能源成本的支出情况,与纯粹的投资成本相关的投资回收期大约是2年。

为进一步提高能效,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫还对其双螺杆挤出机的动力传动系统和加热系统进行了优化,从而提高了挤出效率。

除了能源上的收益外,使用较大型挤出机还可带来更多的优势:与高速运行相比,这种低速运行模式还显著提高了整个加工过程的可靠性,确保了连续而高效的生产;由于大型挤出机具有较大的螺槽深度,因而所加工的材料能够在类似的停留时间内处于较小的机械应力下,从而可确保产品的最终质量;中等运行速度再结合增大的螺槽深度,使得螺杆和料筒的磨损也显著减小。对于混配商而言,这意味着较长的机器使用寿命和较低的维修保养费用。该机器甚至可以加工像玻纤增强热塑性塑料之类的磨损性材料。

5.高度灵活的EasyClean混配生产线

对于混配生产商而言,不同配方的小批量生产意味着需要频繁地改变生产设置。因此,通用性强并且可以实现快速设置的混配生产线受到了欢迎。通过采用新的EasyClean设计,克劳斯玛菲-贝尔斯托夫推出了可快速而方便地更换模具的混配设备,由于采用了多种新型部件,同时对很多细节做了改进,使得该新型设备可缩短高达40%的清洁时间,以实现混配生产的转换。

EasyClean设计是在喂料筒以及材料通往计量单元和料仓的中转管道处使用了多个锁紧接头和被锁紧的法兰连接件,因而能够在不使用任何工具的情况下将它们松开,以实现快速而便利的清洁处理。特殊密封的断面确保了生产过程中的可靠紧密度。

用于散装固体计量装置的卸料站是该新设计概念的另一亮点。在转换混配生产的过程中,第二计量装置可在离线状态下得到清洁。克劳斯玛菲-贝尔斯托夫为此提供了一个替代方案,即选用旋转式的计量装置,它能够被降低以便于工人靠近并快速完成清洁处理。

将在K 2010中展示的混配生产线还将配备一个Mixomat,它是在一个加工单元中同时组合了输送、计重和混合的功能。这一高成本效益的生产系统减少了因频繁改变混配生产(不同的混配生产涉及不同的粒料类型)而要求的计量装置的数量,从而极大地降低了投资成本。由于可为清洁处理提供较大的开口,因而在改变材料或颜色时,该生产系统能够得到快速清洁。


图11 克劳斯玛菲的4组分喷涂混合头使得仅利用同一个混合头加工不同的PUR材料系统成为可能,它为更多的潜在应用提供了解决方案

作为方便使用的辅助设备的一部分,一个灰尘吸附系统可同时除去混配生产线中不同位置处的灰尘,用于此目的的管道则被整合到了整条生产线中。

此外,该生产线的所有防护外壳和盖板都采用了无需工具即可方便维修的设计模式。总之,EasyClean设计为混配生产的转换提供了节省人工和时间的解决方案,并可灵活地响应单个客户的特殊生产需求。

将于K 2010中展出的混配生产线将配备一台EasyClean 版本的ZE 60 A UTX挤出机。整条生产线采用了克劳斯玛菲-贝尔斯托夫的模块化设计概念,这表明一条生产线中的各个部分能够根据海运集装箱的尺寸规格而被组合在一起装箱。除了可缩短现场的安装时间外,该模块化的设计概念还显著降低了总体成本,因为除了需要内壁空间外,通常不再需要钢结构件。

反应注射业务部门

1.生产高质量三明治夹层板的技术专知

自2008年推出用于三明治夹层板的生产系统以来,克劳斯玛菲的高性能双层传送带生产系统已获得了众多的订单,单个订单的总价格超过100万。

除了用于传统的三明治板的生产系统外,市场对用于复杂特殊板材的生产系统的需求也与日俱增。例如,要求生产系统不仅能够加工PUR和PIR泡沫材料,而且能够加工矿棉材料。

另一个增长中的市场是建筑行业中的具有非金属外表层的三明治板的生产领域。

面对这些需求,克劳斯玛菲的三明治板生产系统以其诸多的工程设计特色,从而确保能够生产出高质量的产品。此外,克劳斯玛菲还能够充分利用其在塑料加工技术领域中广泛的专业知识,将各种上下游工艺整合到自动化的生产系统中。

(1)稳定而同步的输送带运动。精确生产三明治板的关键因素是确保上、下输送带的水平同步运动。通常,双层输送带生产系统由于多角效应,会引起条带的移动速度出现周期性的波动。为此,克劳斯玛菲在其双层输送带生产系统上采取了一系列的技术措施,从而极大地减小了速度的波动。

(2)坚固而稳定的双层输送带机架。为了最大程度地减少输送带的松垂现象并确保上、下皮带的平行度,两条输送带由一高精密的且非常稳固的机架进行支撑。该条带由克劳斯玛菲设计并精密制造而成,优化的焊接和磨制工艺确保了条带的表面质量最大程度地满足了公差要求。

(3)高性能的温度平衡。利用水作为加热介质,使得温度控制系统发挥了最大效力,输送带的温度能够被提高到90℃而不会有任何问题。因此,该生产系统也能够加工PIR泡沫材料。由于水管分布在生产系统的绝缘覆层内,从而显著降低了热损耗。

2.用于大型复合材料部件的FCS系统

克劳斯玛菲的纤维增强复合材料喷涂(Fiber Composite Spraying,简称“FCS”)系统为大型纤维增强部件的生产提供了一种灵活且低成本的解决方案。自从2009年被推向市场以来,该工艺很快便在部件的连续性生产中(特别是商用车领域)取得了巨大成功。同时,FCS工艺在建筑和家具等行业中也有许多应用潜力。

(1)同轴纤维注射实现更大的设计自由度。用一台切割单元,将连续的玻璃纤维粗纱切割成设定的长度,然后使它们从一个闭合的喂料管中被同轴地吹入到PUR喷嘴中。利用该喷涂系统,能够使喷嘴从垂直方向旋转90°,并将PUR与玻璃纤维的混合物喷涂到垂直表面上。这为产品设计师带来了宽泛的设计自由度。这种闭合的喂料系统极大地减少了操作过程中纤维的飞散。其另一优点是,纤维能够非常均匀地被PUR混合物浸润。同轴喂送纤维也意味着不需要将切割单元直接设置在混合头旁,从而更便于接近混合头,喷涂头的设计也更加紧凑。


图12 克劳斯玛菲位于德国Harderberg的工厂可根据产品的技术规格,提供量身订制的后成型加工方案。该图显示的是加工CFP部件的后成型技术

为满足产品的技术要求,可以选定适合的纤维含量和纤维长度。FCS工艺能够方便地与模内喷涂工艺组合在一起。利用这种组合技术,首先在模内漆层上喷涂一层不含玻璃纤维的PUR,然后再施加玻璃纤维增强材料。该隔离层能够防止玻璃纤维直接与模内漆层相接触,以确保获得无瑕疵的漆层表面。

(2)多组分混合头适用于更多的选项。在FCS工艺中使用的多组分混合头为PUR材料系统的应用提供了一系列的选项。多组分技术使得仅利用同一个混合头,就可处理几种不同的PUR材料系统。紧密层能够与发泡系统结合在一起,即使是复杂部件,也可在一次操作中被制造出来。利用多组分混合头,还可将基于脂肪族PUR的抗紫外线涂层施加到由芳香族PUR制成的部件上。该技术的另一优势是,可加工高填料含量的PUR系统。

在Harderberg工厂中,克劳斯玛菲能够提供专为FCS工艺而设计的模具。对于一些小规模和中等规模的FCS生产,由树脂、铝或钢制成的一个半模足以满足生产需求,它能够极大地降低生产成本。如果要求部件的正反两面都必须具有高表面质量,那么选用两个半模来完成纤维的喷涂是完全可行的。一旦喷涂结束,模具即闭合,部件就被压制成型。利用这种方法,可在一次性的加工中,生产出具有硬质PUR外壳、PUR表皮和PUR软质发泡芯层的复杂部件。

3.来自ACS的模具及成型后加工系统

成立于2005年的Automotive Component Systems (ACS)业务部门扩展了克劳斯玛菲用于加工聚氨酯和其他反应材料的产品范围。ACS的模具、切割设备和铣切系统为克劳斯玛菲的发泡机和混合头提供了补充,从而使客户能够从同一供应商处购买整条生产线的各个部分,并从这些部分的完美协调中受益。

ACS提供可加工各种PUR发泡系统的模具,以及用于一些特殊工艺的钢制或铝制模具,如长纤维注射成型(LFI)工艺、清漆模塑(CCM)工艺、SkinForm工艺或纤维复合材料喷涂(FCS)工艺等。与此同时,温度控制系统、顶出机构、密封和磨损保护措施等也都是根据生产的产品而设计的。为了确保设计制造的模具能够与产品和整个加工工艺实现完美匹配,ACS不仅采用了先进的模拟和计算方法,还为客户提供广泛的应用技术专知,其高质量的模具技术确保了再现性高的精密成型。

ACS的模具还有助于生产工艺的进一步完善。其最新的发泡模具采用了创新的密封技术,从而取消了修边操作,极大地减少了材料浪费并节省了处理废弃PUR泡沫和增强材料而花费的成本。

目前,一个在建项目将使位于德国Harderberg的ACS工厂的生产面积扩大2倍,达到2700m2。该在建项目将于2010年夏末全部完工,并安装新的加工设备。这里将设有一个新的技术中心,并将配备两台PUR生产系统,用于对客户的产品进行试验生产。

在K 2010展会中,ACS新的修边和铣切技术也将得到展示。例如,一个模块化的机器人铣刀设备RoutingStar P,其顶部安装的机器人使得该加工单元能够处理3000mm×2500mm×700mm的大型部件。基于所配备的高性能加工设备,RoutingStar P还能够加工纤维增强材料。由于被安装在可移动的机架上,因而利用一台吊车或叉车,即可快速而方便地移动该铣切单元。

克劳斯玛菲专利的冷刀弱化系统能够在仪表板上精确地切出弱化线。即使是对于三维部件以及不均匀的材料厚度,其冷刀弱化系统也可实现精密且重复性高的加工,而可见表面的质量不会受到影响。与激光表皮弱化相比,该工艺具有极大的成本优势。

克劳斯玛菲还制造冲切设备。在K 2010中,该公司将展示一台最新开发的刀刃/母模组合切割设备。它能够生产出得到彻底切割的无粘结非编织物和编织物,这些产品通常用作汽车工业的隔音部件。冲切废料能够被自动地移除并集中收集,而无需人工操作。脱离冲切机的部件将进入组装工序。该工艺能够被集成到高度自动化的生产系统中,它所带来的其他优势是,缩短了循环时间、高度的再现性以及较低的维修保养费用。

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