意大利复合材料部件的生产商呈增长趋势

作者:本刊编译(原文来自Cannon) 文章来源:AI《汽车塑化》 发布时间:2017-03-30
在意大利及其他一些地区,汽车市场的增长已相当缓慢,但有很多新的公司都在投资碳纤维增强塑料的生产设备。近两年,位于意大利北方的两家公司就相继投入了大量资金购买了康隆(Cannon)的模塑设备用于生产汽车的结构和车身部件。

在意大利及其他一些地区,汽车市场的增长已相当缓慢,但也有一些有趣的现象:有很多新的公司都在投资CFRP(碳纤维增强塑料)的生产设备,并已开始为交通运输业生产复合材料零部件。近两年,位于意大利北方的两家公司就相继投入了大量资金,购买了康隆(Cannon)的模塑设备用于生产汽车的结构和车身部件。

CFRP车身结构

意大利的汽车零部件制造业,是该国少数几个有进出口贸易顺差的工业部门之一,20多年来,这一行业一直是意大利出口工业的杰出代表。来自意大利国家汽车工业协会的数据表明,2014年意大利的汽车零部件出口总额为192.7亿欧元,其中贸易顺差为75.4亿欧元。

意大利汽车零部件行业的客户主要来自德国(占总数的22.7%),随后是法国(占总数的10.7%)、西班牙(占总数的8.2%)、英国(占总数的7.1%)、美国(占总数的5.9%)和波兰(占总数的5.1%)。

意大利和欧洲市场汽车销量的下降,导致零部件生产出现了大约30%的产能过剩。为此,欧盟委员会提出了“CARS 2020执行计划”,以在2020年前,不断地提高汽车工业的竞争力与可持续发展的能力。这项计划主要体现在4个方面:更多的创新、创建一个更有竞争力的欧洲框架、更好地进入国际市场,以及指导和管理更优化的重组。

随着现代的复合材料相对传统材料(如冲压钢板或铝板)的竞争优势在不断提高,很多汽车零部件制造商已将他们的生产战略转向了CFRP(碳纤维增强塑料)技术。

在过去的12个月中,康隆(Cannon)Ergos已收到了30多份关于复合材料生产解决方案的询价信息。这些公司都是第一次进入塑料行业,计划生产复合材料,其中很多是意大利的企业,有的已签了合同,购买了不同类型的压机。

预浸料已能够适合大规模的量产

一家原来采用真空袋/炉和热压罐技术的意大利汽车零部件生产商,为了提高其在意大利北部工厂的产能,现在又引进了一条新的生产线。

该公司使用了适合于模压工艺的新一代预浸料树脂,相比传统工艺的树脂,它具有更快的生产节拍时间。因此,这促使该公司找到了康隆(Cannon)Ergos,为其提供一条适合加工新的预浸料的完整生产线。

这一技术方案是一种两步法的生产工艺:第一步是对预浸料片材的预成型操作,以将其压成接近最终的形状,为下一步精密模塑成型做好准备;第二步是在一个快速动作的压机内完成精密模塑成型,该压机拥有足够的锁模力,并配有热的模具。

利用这一技术方案,就可以采用新型的预浸料片材生产出最好的模塑产品。

预浸料模压成型:康隆(Cannon)专有解决方案满足特殊的要求

现在,创新型的预浸料生产商们已经有了快速成型的片材,如果再结合正确的工艺和正确的设备,就能够实现大规模的量产。康隆(Cannon)Ergos正好能提供这方面的技术和设备:

1. 一种特殊的预成型压机

在预成型工序中,一组远红外灯可将预浸料片材加热到80℃使其得到软化,然后在一台专门的预成型压机内将其压成适当的形状。

这种工艺可以使预浸料片材与模腔的各个部分有效覆合,避免在成型的片材上产生褶皱。用远红外进行加热、真空成型再加上一定的模压,就能制成适合的预成型件。

预成型结束后,取出部件,再用一台冲切压机或一个机械手仿形切割机将其修剪成最终的形状。在下一道“将其制成最终产品”的工序之前,这一工序是必需的。这两种修边方案康隆(Cannon)都能提供。

在康隆(Cannon)的预成型压机中,用远红外进行加热、真空成型再加上一定的模压,就能制成适合的预成型件

订制化的康隆(Cannon)解决方案可确保预浸料片材或碳纤维毡能有效地覆合在模腔的各个部位,避免预成型件出现褶皱

2. 一台快速而精密的压机

将预成型好的预浸料放到模腔内,模具温度保持在140℃,然后马上压制。在此工序中,压机的合模力能达到2500t(25000 kN)。该压机的压板尺寸是3.6m×2.4 m,开模间距是2.8m,边上有两个可往复运动的下压板。

这台压机有一套非常精密的主动平行控制系统,可在合模的最后阶段调整每个液压缸的加压动作,确保上模和下模在行程的最后阶段完全平行。

根据预浸料的树脂类型,固化时间一般需要3~5min。模具打开后,取出的成型部件即已具有了高光表面效果——透过表面透明的树脂层,可以看到碳纤维增强材料的花纹。

两个可往复运动的下压板,使得一个模具在压机内固化部件时,另一下模具为工人的控制和精确操作提供了方便

总之,要生产出一个好的部件,必须处理好模温、合模压力和固化时间,三者缺一不可。实际上,如果能够严格控制好所有的参数,每一种预浸料都能被制成非常好的产品。

除了适用于新的预浸料外,这套设备以后还能扩展成别的应用,经细微调整后,可配合康隆(Cannon)的环氧树脂和聚氨酯计量设备,实现HP-RTM的生产工艺。

意大利HP-RTM的发展

意大利一家在运输行业中做复合材料结构件和零部件的领导企业,又投资了一条新的康隆HP-RTM生产线。

对于小批量的复合材料部件,这家公司会采用专门的热压罐和真空袋/炉的方式来生产。此外,该公司还想达到汽车工业那样的量产复合材料的产量。

但是,如果采用现有的设备来实现汽车工业所要求的产品系列和产量,价格会高不可攀。因此,该公司决定探索采用能够大规模量产的生产模式,比如HP-RTM。

康隆(Cannon)Ergos与此类设备的其他领先供应商都接到了咨询,随后,康隆(Cannon)Ergos为其提供了一套完整的生产线解决方案。

可实现大规模量产的HP-RTM压机

康隆(Cannon)提供的是采用HP-RTM工艺加工环氧碳纤维复合材料的大规模量产设备:

一台三组份的E-System环氧树脂高压计量设备,配备一个LN 10三组份混合头,可以闭环控制流量和比例。

一台压板尺寸3.6 m×2.4 m的2500t快行程压机,带有一套非常精确的主动平行度控制系统,可保证模压部件的平行度。

压机的前面和后面各有一个可往复运动的下压板,当一套模具在压机内固化部件时,另一套下模具可方便人员控制和精确地操作(如:取出部件、查看和清理模具、放上多层碳纤维片材)。HP-RTM部件的固化时间大约是90~180s,并会随模具温度的升高而变化,树脂的注射时间一般不到30s,以后还能通过缩短注射和固化时间来提高产量。

这种往复运动的下压板设计,几乎能提高近一倍的效率,因此,该压机的节拍速度非常快。多数时间压机都是锁模闭合的,每次压机在“合模-注入树脂-固化”之前,只需1~2名员工操作一下部件即可。依靠这套先进的HP-RTM工作站,现在这家只面向小批量高端复合材料市场的意大利生产商,已准备进入汽车CFRP部件行业的一级供应商梯队。

总之,康隆(Cannon)可以“一家负责”全部的技术和设备,为计划生产复合材料的企业提供一站式的全套生产解决方案,其好处是,可以保证如此复杂的一套生产线能协同工作,从而生产出最优的产品。

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