实现复杂复合材料加工的最高效率

作者:本刊编辑 文章来源:AI《汽车塑化》 发布时间:2017-02-21
2017年,恩格尔奥地利公司将在JEC world展会中展示开创性的复合材料应用,并对正在开发中的项目进行介绍。在其位于奥地利圣瓦伦丁的轻量化复合材料技术中心,恩格尔还与合作伙伴公司及大学紧密合作,为实现轻量化部件的大批量生产而开发低成本的工艺技术。

2017年3月14~16日,在于法国巴黎举行的JEC world展会中,恩格尔奥地利公司将采用众多的案例产品以及一个现场演示,来展示开创性的复合材料应用,并对正在开发中的项目进行介绍。在其位于奥地利圣瓦伦丁的轻量化复合材料技术中心,这家注塑成型设备制造商与合作伙伴公司及大学紧密合作,为实现轻量化部件的大批量生产而开发低成本的工艺技术。

现场演示:采用超薄壁技术加工热塑性织物

在笔记本电脑、平板电脑、智能手机和其他手持设备的生产中,创新复合材料在外壳上的应用是实现减重和提高稳定性的关键。恩格尔奥地利公司、Bond-Laminates (德国Brilon,朗盛集团旗下的一家公司)和 LEONHARD KURZ (德国Fürth)等3家公司合作开发的另一个目标是实现生产效率的显著提高。在Bond-Laminates的展台(5A J11),这3家合作伙伴公司将展示他们合作的革命性成果:采用超薄壁技术,注塑成型拥有极高表面质量的高度结实的可即刻使用的外壳。凭借只有0.6mm的壁厚,这一示范部件揭示了全新的可能。

极为强韧且超薄:该演示部件只有0.6 mm的壁厚,当它们从高度集成的生产单元中成型出来后可即刻用于安装

这是恩格尔机器第一次在JEC 展会中现场生产部件。这一高度自动化的生产单元为采用一种热塑性塑料、由Bond-Laminates开发并获得专利的连续纤维增强半成品部件(Tepex)以及由LEONHARD KURZ开发并获得专利的模内装饰(IMD)薄膜的材料组合而得到了专门设计。为了在大批量的生产中实现热塑性复合材料部件的模内装饰,该系统解决方案集成了3种工艺技术:ENGEL organomelt 用于在注塑成型过程中对连续纤维增强热塑性半成品(热塑性织物)进行成形和功能化,ENGEL variomelt 通过模温的变温控制来优化表面质量,模内装饰(IMD)技术直接在模内对最终表面进行光学和功能的细化。该生产单元的重点是一台配有卷对卷IMD装置的ENGEL insert 500V/130 单台注塑机,一台负责半成品和最终部件所有操作的ENGEL easix 六轴机械手,以及一个同样由恩格尔开发并制造的红外加热炉用于预热热塑性织物。

“我们必须在部件性能和生产效率方面达到最佳水平,对此,所有的材料和系统组成部分从一开始就要相互精确协调。” 恩格尔轻量化复合材料技术中心总监Peter Egger强调说。即使是由机器制造商、材料专家和其他公司协同开发的工艺,恩格尔的客户也能从单一一家供应商获得交钥匙的解决方案。作为总承包商,恩格尔承担全部责任,这在许多情况下加速了项目的规划和调试。

原位聚合与注塑成型的组合

作为一家拥有丰富的自动化和系统解决方案专业知识的注塑机制造商,恩格尔对支持大批量纤维增强复合材料低成本生产的关键成功要素有着透彻的理解,这最终导致了轻量化复合材料技术中心的成立。目前开发的项目覆盖了许多领域,从热塑性半成品(热塑性织物和带材)和诸如SMC等热固性模压材料的加工,到采用热固性材料系统和热塑性材料系统的反应技术,如HP-RTM ,以及ε-己内酰胺的原位聚合。

在其展位(5A P49),恩格尔将通过部件和视频来介绍所有这些主题的最新进展状况,同时帮助参观者们了解未来加工的可能性和市场前景。

今年特别引人注目的是反应技术领域。恩格尔第一次与其合作伙伴一起,为ε-己内酰胺的原位聚合以成型复合材料的载体结构而实施了一项高度自动化的集成工艺,随后该复合材料载体结构将通过注塑成型而被功能化。这在通向大批量生产的道路上是一个重要的里程碑。这一首个预进入大批量生产的原位多组分工艺是为生产轻质铲子而设计,它代表了广泛应用的可能。“我们相信,原位聚合在生产技术型复合材料部件和汽车轻量化结构方面都拥有巨大的潜力。” Egger表示。

一台ENGEL v-duo 立式注塑机配备两副不同温度控制的模具(由位于奥地利Schwertberg的Schöfer公司制造),将用于生产这些铲子。一个型腔被设置用于反应加工,另一个型腔处理注塑成型工艺。干的预成型好的增强织物被放入第一型腔中,并采用反应基体材料对其进行浸透。为此,固态的ε-己内酰胺在反应装置中得到熔化和计量。由于这一单体在熔融状态下的低黏度,使得干纤维能得到很好的润湿。当聚合成聚酰胺6时,一种高弹性的复合材料因此成型。由于反应过程是在低于聚合物熔融温度的情况下发生,因此该复合材料半成品能够在生产出来后立即被传送到第二型腔中,在此通过注塑成型而被功能化,通过注射短玻纤增强PA6来获得加强肋和轮廓。聚合与注塑成型相互同时进行。

作为代表着广泛的可能应用,轻质的纤维增强铲子将在一台ENGEL v-duo 1560/700注塑机上被生产出来。为保证最佳的易操作性,锁模单元配有一个滑板,用来装配用于反应加工和热塑性塑料注塑成型的两个模具半模

ENGEL v-duo注塑机系列专为纤维复合材料的应用而设计。恩格尔最近在其轻量化复合材料技术中心投入使用了第二台更大型的机器

自推出第一台样机以来,恩格尔已不断地优化了其系统组成,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组合使用。

凭借其v-duo 系列注塑机,恩格尔专为纤维复合材料应用开发了一台相对紧凑的高能效机器,同时也是一台特别有利于实现低成本生产的机器,其立式锁模单元允许从所有的4个侧面而不是两个侧面进行操作。

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