Amplasarea patch-urilor de fibre este setată să revoluționeze construcțiile ușoare de automobile
Cu sistemele sale de plasare a patch-urilor de fibre, o companie bavareză de tehnologie deschide un nou capitol în fabricarea aditivă. Datorită roboticii de înaltă performanță, procesul are potențialul de a revoluționa producția în serie a componentelor ușoare geometrice exigente din producția de automobile.
Doi roboți Stäubli, un selector FAST TP80 și un TX200 cu șase axe se numără printre componentele cheie ale celulei de plasare a patch-urilor de fibre. Imagine: Cevotec
Reducerea în greutate este o prioritate maximă în producția de automobile. Echipamentele de siguranță și confort au crescut greutățile vehiculelor în ultimele decenii. Pentru a reduce consumul și, astfel, emisia de poluanți, producătorii de vehicule fac acum tot ce le stă în putință pentru a inversa această dezvoltare. Construcția ușoară este mai populară ca niciodată, dar materialelor și proceselor de fabricație adecvate le este greu să-și găsească drumul în fabrica sub dictatura eficienței costurilor.
Cu pionierul proces de fabricație aditivă Fiber Patch Placement, FPP pe scurt, lucrurile se mișcă acum. În sistemele complet automate de la Cevotec de la Taufkirchen, doi roboți Stäubli, inclusiv unul dintre cele mai rapide mașini cu patru axe din lume, asigură o producție care nu a fost niciodată atinsă până acum. Această tehnologie a sistemului deschide calea pentru producția economică de piese ușoare din serie.
Dar, mai întâi, primul lucru: procesul nu este încă cunoscut peste tot și ar trebui să fie conturat pe scurt înainte de a analiza soluțiile tehnice detaliate. FPP este un proces de așezare în care o formă tridimensională pozitivă sau negativă este acoperită cu benzi definite de fibră de carbon, așa-numitele patch-uri. Similar cu imprimarea 3D, componenta este asamblată aditiv, flexibil și automat din benzi de fibre individuale, lipite.
Avantajul decisiv: plasturile, care sunt tăiați complet automat din bandă de fibră plată, pot fi poziționați complet liber pe matriță. Datorită orientării individuale a fibrelor fiecărui plasture în funcție de sarcinile din componentă, proprietățile mecanice ale preformelor pot fi crescute considerabil. Punctele plus sunt evidente: creșterea semnificativă a rigidității și rezistenței, cu o reducere considerabilă a greutății.
Avantajul decisiv: plasturii, care sunt tăiați complet automat din bandă de fibră plată, pot fi poziționați liber pe matriță. Datorită orientării individuale a fibrelor fiecărui plasture în funcție de sarcinile din componentă, proprietățile mecanice ale preformelor pot fi crescute considerabil. Punctele plus sunt evidente: creșterea semnificativă a rigidității și rezistenței, cu o reducere considerabilă a greutății.
Componente ușoare cu rezistență remarcabilă
„Dacă fibrele portante dintr-o componentă CFRP nu sunt aliniate corespunzător, scăderea parametrilor mecanici este enormă. Cu o abatere de doar 15 ° între sarcină și direcția fibrelor, utilizarea rezistenței fibrelor este redusă cu peste 80% ”, dezvăluie Cevotec CTO Felix Michl. Cu procesul FPP al companiei, astfel de dezavantaje pot fi evitate în mod specific, deoarece fiecare patch individual poate fi aliniat de-a lungul fluxurilor de forță din componentă.
Pentru a utiliza la maximum proprietățile mecanice ale laminatelor plastice, Cevotec a dezvoltat Artist Studio, un software puternic cu interfețe la programele FEM comune, cu care planificarea eficientă a laminatului și programarea sistemului pot fi realizate cu ușurință.
Algoritmii puternici ai acestui software CAD-CAM calculează poziția optimă și se suprapun între plasturi și creează astfel condițiile pentru o calitate constantă a laminatului.
Un alt avantaj al plasării plasturilor de fibre este gradul ridicat de utilizare a materialului. Această tehnologie nu este familiarizată cu ratele ridicate ale deșeurilor din procesele textile clasice, uneori peste 50%. Din fâșia alimentată, 100% din material ajunge în componentă prin intermediul plasturilor tăiați. Cu un material care este semnificativ mai scump decât aluminiul sau oțelul, acest lucru devine rapid un factor economic decisiv.
Sistem robot inovator pentru producția de serie
Cevotec, cu sistemul de producție complet automat SAMBA Pro, demonstrează cât de rapidă, eficientă și economică poate fi plasarea plasturilor de fibre în practică. Pentru realizarea acestor celule, Cevotec se bazează pe competența producătorului de sistem experimentat Baumann. Specialiștii de la Amberg și-au făcut un renume internațional prin soluțiile lor sofisticate de automatizare.
Deoarece performanța roboticii joacă un rol decisiv în aceste sisteme, s-a luat decizia de a folosi roboți de înaltă performanță de la furnizorul elvețian Stäubli. În fiecare celulă funcționează doi roboți: un selector F80 ultra-rapid TP80 și un TX200 mare cu șase axe. Aceasta înseamnă că sunt disponibile în total zece axe robotizate pentru poziționarea gratuită a patch-urilor.
Audi face un mare pas către realizarea instrumentelor 4.0
Există un lucru care nu-ți place în departamentul de elaborare a instrumentelor extrem de dezvoltat al Centrului de competență Audi Plant/Forming Technology: procesele care intră în conflict cu rețeaua digitală. De aceea, un centru de prelucrare a robotului înlocuiește acum patru mori de foraj radial în construcția sculelor de formare.
O privire asupra sistemului arată cum funcționează în detaliu Fiber Patch Placement. La prima stație, desfășurarea panglicii din fibră de carbon și alimentarea acesteia către unitatea de tăiere automată sunt în program. Aici un laser taie banda în benzi cu cea mai mare precizie. Un sistem de procesare a imaginii preia apoi inspecția geometrică a patch-urilor. Orice altceva depinde de roboți.
În pasul următor, selectorul FAST preia banda de carbon din curea cu un dispozitiv special de prindere în vid și se mută într-un alt sistem de cameră care determină poziția și orientarea plasturelui pe dispozitivul de prindere. În timp ce parametrii de corecție sunt în continuare calculați de procesarea imaginii, TP80 controlează coordonatele țintei originale, corectează poziția finală și aplică patch-ul. În timpul manipulării, dispozitivul de prindere încălzește plasturele și astfel activează partea legată, astfel încât aderența sigură este garantată. Sarcina marelui TX200 cu șase axe este de a poziționa forma care urmează să fie acoperită cu patch-uri rapid, precis și în poziția corectă sub TP80. Cu o acoperire de 2.194 mm și o sarcină utilă de 100 kg, robotul poate îndeplini în mod optim cerințele.
Know-how tehnologie de prindere intensivă
Dispozitivul de prindere flexibil de la Cevotec joacă un rol cheie în manipulare. Echipat cu o spumă specială, mânerul se adaptează chiar și celor mai complexe suprafețe. Chiar și în cazul unghiurilor peste 90 ° și a suprafețelor cu suprafețe curbate pe două axe, depune plasturile cu precizie și fără efecte de drapaj. Datorită celor zece axe ale celor doi roboți Stäubli, mânerul poate ajunge cu ușurință în orice punct, chiar și cu componente foarte complexe. La sfârșitul procesului de preformare, acesta continuă complet automat: Preformele inerente stabile sunt eliberate automat din instrument și transferate la următoarea etapă de procesare.
„Performanța roboților Stäubli este crucială pentru întregul proces. Datorită în special dinamicii ridicate a TP80 realizăm timpi de ciclu care permit producția în serie. Această viteză aduce flexibilitate la plasarea patch-urilor de fibre și face această tehnologie interesantă atât pentru seriile mici, cât și pentru cele mari ”, subliniază Michl.
La Cevotec, domeniile de aplicare a tehnologiei pot fi văzute nu numai în industria aerospațială, ci și din ce în ce mai mult în industria auto, unde componentele ușoare de înaltă rezistență joacă un rol din ce în ce mai important. Proprietățile mecanice pot fi mărite cu până la 150% folosind structuri de fibre pe bază de patch-uri. Un alt avantaj: reducerea semnificativă a greutății, care, în funcție de componentă, poate depăși 50% și care poate sprijini în mod semnificativ producătorii de vehicule în eforturile lor de a reduce emisiile poluante. Acest lucru face ca plasarea patch-urilor de fibre să fie o etapă importantă pentru componentele complexe de performanță în cantități mari.
Intrarea „freemium_overlay_form_apr” nu există.