轻量化与可持续性:热塑性复合材料部件的高效生产

作者:本刊编译 发布时间:2020-02-17
在JEC World 2020展会上,ENGEL的 organomelt工艺将再次向前迈进一步:在同一注塑成型步骤中,有机片材和单向带不仅能够成型,还能实现功能化。这项技术将在ENGEL展台(5-N79)得到现场演示。

将于2020年3月3~5日在法国巴黎举行的JEC World 2020展会,将展示沿复合材料行业整个价值增值链的技术,其中一个重要的组成部分是成型热塑性纤维增强复合材料预成型件。在此方面,ENGEL organomelt工艺再次向前迈进一步:在同一注塑成型步骤中,有机片材和单向带不仅能够成型,还能实现功能化。这项技术将在ENGEL展台(5-N79)得到现场演示。

展会中,一个生产单元将生产由连续纤维增强聚酰胺(PA)制成的示范部件。作为该生产单元的重要组成部分,一台无拉杆ENGEL victory 200/50注塑机将配备一台ENGEL viper 12 线性机械手(用于操作预成型件和最终部件)和一个双面立式ENGEL 红外加热炉。

无拉杆机器缩短操作时间

复合材料坯料在红外炉中加热后,即被放入模具中成型,然后采用PA进行二次成型。作为这项工艺步骤中必不可少的一步,对预浸料的加热,使得采用热塑性基体材料的纤维增强预成型件的加工质量和加工效率均得以提高。通常,材料厚度决定了加热和冷却的时间,能够在不损坏材料的情况下实现材料的快速加热是至关重要的,同样重要的还包括缩短预成型件被传送(热操作)到模具中的路径。ENGEL自己开发的红外加热炉拥有不同的设计类型,包括水平的和立式的,它们可以放在生产单元中紧靠模具的地方。加热炉和机械手都完全被集成到注塑机的CC300控制单元中,通过注塑机的显示器进行集中控制。

在JEC中演示的生产单元,将在 organomelt工艺中充分发挥ENGEL无拉杆技术的效率潜力。在此应用中,victory机器的最大优势是能够实现极快速的热操作:无障碍地进入模具区域,使得红外加热炉能够更靠近模具安装,而这是带拉杆注塑机不可能做到的。从加热炉到模具,机械手的运行路径最小化,这样,即使是非常薄的预成型件,也不会在从加热炉到模具的传送过程中冷却太多,从而有利于加工。

ENGEL无拉杆技术的另一项优势是:模具可以快速安装到机器上,这对于产品试制是有利的,因为试制工作通常涉及快速而频繁地安装模具。

ENGEL将在展会中现场加工的热塑性复合材料预成型件是在位于奥地利的ENGEL轻量化复合材料技术中心制备的。在实际生产中,可以将热塑性复合材料坯料的生产直接安排在生产流程的上游,紧挨加工设备。ENGEL单独一家就能提供完全集成的系统解决方案,包括加工设备、机械手、红外加热炉以及带有光学图像处理和固结单元的拾取-放置铺带单元。

以更好的方式发挥轻量化设计的潜力

采用ENGEL organomelt 工艺制造的复合材料部件集特别轻的重量与出色的碰撞安全性于一体。这项已在汽车工业的大批量生产中得到应用的技术适用于有机片材和采用热塑性基体材料的单向玻璃纤维和(或)碳纤维增强带材。采用纯热塑性材料基体,实现了特别高效的完全自动化的生产过程,因为可以在成型后在同一加工步骤中直接注塑成型加强肋或装配元素。同时,organomelt 工艺还有助于实现可持续性。

“一致的热塑性方法是制定复合材料部件回收策略的前提。”位于奥地利Schwertberg ENGEL总部的复合材料技术开发部门经理 Christian Wolfsberger表示,“利用带材可以对部件进行局部增强,从而更有针对性地适应承载需求。未来,我们能够将不同厚度的有机片材组合起来,也能将有机片材与带材组合起来,从而以更好的方式发挥轻量化设计的潜力。”

所有面向未来的技术

从热塑性预浸料的加工到反应技术,ENGEL的轻量化结构专知覆盖了广泛的开发领域。 作为一家在自动化和系统解决方案方面拥有丰富经验的注塑机制造商,ENGEL为成功、经济和大批量地生产复合材料部件提供关键要素。这促使ENGEL于2012建立了自己的技术中心,以开展新型复合材料工艺的跨学科研究。与其客户及来自工业领域和大学的开发合作伙伴一起,ENGEL轻量化复合材料技术中心已在过去的几年为全球的轻量化结构行业树立了几项重要的里程碑。

ENGEL victory

无拉杆的ENGEL victory注塑机为生产众多领域使用的热塑性复合材料部件而提供了时间、空间和成本方面的优势(图片来自ENGEL)

ENGEL Technologiezentrum Leichtbau-Composites

在位于奥地利的轻量化复合材料技术中心,ENGEL的跨学科团队为复合材料部件的生产开发特别高效的工艺技术(图片来自ENGEL)

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