一步生产出准备用于安装的复合材料部件

作者:本刊编译(原文来自Engel) 文章来源:AI《汽车塑化》 发布时间:2017-01-20
凭借丰富的注塑成型经验和自动化专业知识,恩格尔奥地利公司为复合材料部件的制造开发出了极具成本效益的生产概念。这项开发工作的目的在于,将创新的轻量化生产技术快速引入到大批量的生产中。

在一个单一的加工步骤中,采用聚合物颗粒生产出准备用于安装的部件,这在注塑成型领域是一个前沿实践。然而,采用干织物或无褶皱织物(NCF)直接生产轻量化的部件,注塑成型的效率尚未达到。作为工业化应用的一项工艺,HP-RTM 技术与“在单一步骤中采用干的预成型件制造准备用于安装的部件”这一目标是最为接近的,而ε-己内酰胺的原位聚合则为此提供了新的机会——原位聚合与注塑成型的结合,显著提高了生产效率。显然,对ε-己内酰胺的应用,极大地支持了“热塑性基体材料得到更广泛应用”的发展趋势。

2016年11月29至2016年12月1日,在德国杜塞尔多夫举行的2016欧洲复合材料展览会中,恩格尔奥地利公司重点展示了这项技术。

原位聚合与注塑成型的结合

在原位工艺中,在干的、预成型的增强织物上发生的聚合反应和成型过程都被整合到了一台注塑机中。自推出第一台样机以来,恩格尔已不断地优化了该系统注塑机的组成部分,并开发了一种全新的反应装置,它能与不同类型的恩格尔注塑机相组合。在市场中,恩格尔是第一家“能够按照需要来熔化和加工这种固体单体”的供应商。该技术的优势是显著降低了热负荷,因此可以获得更高的产品质量。在汽车行业以及诸如技术注塑成型等其他应用方面,恩格尔看到了这项技术的巨大潜力。

与Schöfer 公司(奥地利施韦特贝格)合作,恩格尔为生产纤维增强热塑性复合材料部件而开发了一种准备用于批量生产的生产单元。在展会中,铲子作为可能得到广泛应用的代表而在一台ENGEL v‑duo 1560/700注塑机上被生产出来。该注塑机的锁模单元配有一个滑板,因此而为“操作安装在其上的两个半模”提供了最佳的便利性。首先,将干的、预成型的增强织物放入第一型腔中,并用反应基材对其浸润,为此,需要在反应装置中对固态的ε-己内酰胺进行熔化和计量。归因于该单体材料在熔融状态下的低黏度,使得干织物得到了很好的浸润。当聚合成聚酰胺6(PA6)时,一种高弹性的复合材料即形成。由于反应过程是在低于聚合物熔化温度的条件下发生的,因此该复合材料半成品能够立即被传送到第二型腔中,在此通过注塑成型而赋予其功能,这一过程是通过注射短玻纤增强PA6以成型出加强肋和轮廓而实现的,聚合反应与注塑成型彼此同时发生。一台ENGEL viper 40 double 机械手负责操作纤维预成型件和最终的部件,以及传送半成品。

恩格尔为生产纤维增强热塑性复合材料部件而开发了一种准备用于批量生产的生产单元。作为该技术可能得到广泛应用的代表,铲子在一台ENGEL v-duo 1560/700注塑机上被生产出来

为确保最佳的操作便利性,ENGEL v-duo 1560/700注塑机的锁模单元配备了一个滑板,安装在滑板上的两个模具半模用于反应加工和热塑性塑料的注塑成型

以v-duo系列注塑机为基础,恩格尔为纤维复合材料应用以及采用纤维预成型件的多组分加工而专门开发了一台相对紧凑、节能的机器,它尤其有利于实现具有成本效益的生产。该机器的立式锁模单元便于操作者从所有的4面而不只是两面进行操作,特别是在加工尺寸不稳定的半成品纤维产品时,沿重力方向的加工往往更有优势。

为具有成本效益的轻量化设计而开发的集成的系统解决方案

先进的轻量化设计及其带来的可持续交通运输,如果没有智能化的、高度集成的生产工艺将很难成为现实。与航空工程相比,汽车制造具有高产量的特点,因而显示出相当大的成本压力,这就需要采用全新的方法来生产纤维增强塑料部件。恩格尔于2012年在奥地利圣瓦伦丁建立的轻量化复合材料技术中心,旨在加速这项工艺的开发和市场化进程。该中心为“与客户、合作伙伴公司和大学的合作”提供跨学科的研究平台,核心开发领域包括:加工热塑性半成品部件(热塑性织物和带材);加工热固性模压成型材料,如SMC;采用热固性树脂系统和热塑性树脂系统的反应加工技术,如HP-RTM 和ε-己内酰胺的原位聚合。

ENGEL v-duo系列注塑机专为纤维增强复合材料的应用而设计。最近,第二台更大型的机器在恩格尔的轻量化复合材料技术中心投入使用,该技术中心位于奥地利圣瓦伦丁

为了更进一步地扩展其技术和应用的范围,恩格尔正在扩大其轻量化复合材料技术中心的能力,为此,锁模力17000 kN的第二台更大的 ENGEL v-duo 1700 注塑机已投入使用,它可用于开发工作和客户试制。该机器配有一个注塑单元、一台 ENGEL easix机械手和用于反应加工技术的高压计量系统,并能够组合恩格尔开发的红外加热炉。恩格尔红外加热炉的特点是具有非常高的加热均匀性,各个加热区可以单独得到定义和调节。该加热炉有5种规格,最大的可以加热1110mm×1610 mm的表面,从而为加工大型半成品部件(如用于汽车行业的完整的车门模块或前端)提供了便利。

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