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  • 名称: 轻量化与可持续:高效生产热塑性复合材料的部件
  • 发布时间:2022-04-01 20:32:55 来源:ror体育 作者:ror体育官网登录
  • 简介:

  2022年5月3~5日,于法国巴黎举行的JEC World 2022 展会将展示覆盖复合材料行业全价值链的技术。在此价值链中,重要的一步是成型热塑性纤维增强复合材料的预成型件,其中,ENGEL 的organomelt工艺更进一步:不仅能成型有机片材和单向带,还能在一个一体化的工艺步骤中通过对成型后的部件进行二次注射成型而实现部件的功能化。这些,将在5号展馆 ENGEL 的展台(展位号:5-N79)上进行现场演示。

  用于生产连续纤维增强聚酰胺(PA)示范部件的生产单元主要包括:一台无拉杆的ENGEL victory 200/50注射机,它配有一台用于操作预成型件和最终成品部件的ENGEL viper 12 线性机械手,以及一台ENGEL的双面立式红外加热炉。该生产单元由Brightlands材料中心(展位号:5-E80+82)提供,该材料中心是行业中专注于可持续聚合物材料解决方案研究的一家荷兰的研发中心,其为可持续的移动市场开发创新的轻量化热塑性复合材料技术,这是Brightlands材料中心通过与ENGEL 合作而获得支持的重要的研究项目之一。

  这台无拉杆的ENGEL victory注射机为生产多种用途的热塑性复合材料部件而提供了时间、空间和成本优势(图片来自ENGEL)

  在红外加热炉中加热复合材料坯料,然后将它放入模具中,在模内成型后,再采用PA进行二次成型。在采用热塑性基体材料加工纤维增强预成型件的过程中,对预浸料的加热是缩短循环时间和提高质量的关键工艺步骤之一。厚度决定了加热和冷却的时间,而快速加热材料且不使其受损是非常重要的,这是因为,将加热的预成型件送到模具(热处理的)中的路径很短。为此,ENGEL提供其内部开发制造的采用卧式和立式等各种设计的红外加热炉,并将其放入生产单元中紧邻模具的位置。这些加热炉和机械手完全与注射机的CC300控制单元集成在一起,能够通过注射机的显示屏进行集中控制。

  在JEC展会中展示的生产单元,将充分利用ENGEL适用于organomelt工艺的无拉杆技术的巨大效率潜力。在此应用中,victory注射机的最大优势是其非常快速的热处理能力,与带有拉杆的注射机相比,其模具区域的无障碍通道使得将红外加热炉定位在更靠近模具的位置成为可能,这样,从加热炉到模具,可使机械手的运行路径最短。通过这种方式,甚至能够加工很薄的预成型件。

  ENGEL将在展会中现场加工的热塑性复合材料预成型件由位于奥地利的ENGEL轻量化复合材料技术中心制备。实际上,可以将热塑性复合材料坯料的生产放在该生产过程的上游并紧邻加工设备。对此,ENGEL一家公司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的拾取-铺放带材铺叠单元和固化单元。

  采用ENGEL organomelt 工艺制成的复合材料部件将极轻的重量和卓越的碰撞安全性集于一体。这项已被汽车行业用于量产的技术适用于有机片材和单向玻璃纤维或碳纤维增强的热塑性预浸带。使用纯的热塑性基体材料可以实现特别高效且完全自动化的生产过程,因为可以在同一加工步骤中直接在成型后的部件上注射成型诸如加强筋或装配元素等,同时,organomelt工艺还赋予了部件可持续性:这种一致的热塑性成型方法为制定复合材料部件的回收策略提供了先决条件。

  带材能够加强部件的单个区域,使其更加有效地适应载荷。该车门模块采用ENGEL的organomelt工艺制成,其窗框区域要比门的内部更加坚固(图片来自ENGEL)

  为了生产车门模块,在一个全自动化的生产过程中,对3个拥有不同厚度和形状的有机片材进行加热和成型,然后采用注射成型对其功能化(图片来自ENGEL)

  带材被用于加强部件中的个别区域,以使这些区域能够更加有效地承受载荷。为了更好地挖掘轻量化结构的潜力,使用了不同厚度的有机片材,同时也包括对有机片材与带材的综合应用。展会中,ENGEL还将展示一项应用:生产汽车车门部件。通过视频,ENGEL将演示如何采用红外辐射对3个厚0.6~2.5 mm 的有机片材(它们也可以拥有不同的形状)进行加热和成型,以及如何在同一加工步骤中采用注射成型赋予其高质量的外观表面。这项工艺由ENGEL与汽车供应商博泽合作开发,是完全自动化的生产工艺,3台ENGEL easix 关节机器人同时运行。按照负载情况对有机片材的选用充分考虑了部件各不同区域的负载需求,比如,门模块的窗框区域要求比门的内部更加坚固。

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