Procesul de fabricație pentru panourile ușoare interioare ușoare
Reducerea costurilor și a greutății joacă întotdeauna un rol important în industria auto, dar recent, durabilitatea a jucat și un rol important. De exemplu, garniturile ușilor interioare ale BMW Seria 3 sunt prima aplicație din seria automobilelor care este produsă utilizând tehnologia de fabricare hibridă. Comparativ cu utilizarea materiilor prime fosile, procesul este stabil la preț și, datorită unui conținut de fibre naturale de 70%, de asemenea, cu 20% mai ușor.
Reducerea costurilor și a greutății joacă un rol major în industria auto. Acest lucru se aplică și zonei interioare. Pentru a îndeplini aceste cerințe, Johnson Controls, Neuss, dezvoltă continuu procesele de producție. În acest fel, etapele individuale ale procesului sunt combinate, gradul de automatizare este crescut și sunt create așa-numitele procese de fabricație hibride care combină diferite procese de fabricație. În plus față de procesele de producție nou dezvoltate, disponibilitatea globală în aceleași condiții este o provocare majoră pentru a rămâne competitivă.
Panourile de ușă interioare ale actualului BMW Seria 3 sunt prima aplicație din seria automobilelor care se fabrică utilizând tehnologia de fabricare hibridă. Un covor din fibră de lemn cu ace cu un liant de rășină acrilică este presat într-un instrument la temperaturi de 200 până la 220 ° C și apoi injectat înapoi într-o mașină de turnat prin injecție. Acest lucru conferă garniturii ușii o structură nervurată pentru armare în punctele necesare. Proporția fibrelor naturale din acest așa-numit covor Fibrowood este de 70%. Comparativ cu utilizarea materiilor prime fosile, acest proces este relativ stabil ca preț. Salteaua se caracterizează prin greutatea redusă pe unitate de suprafață și comportamentul bun la lovire.
În elementele invizibile ale panourilor ușilor pentru sedan și turul noului BMW Seria 3, sunt utilizate materii prime regenerabile și, prin urmare, ecologice. Panoul ușii este format dintr-un suport de fibră naturală care este direct turnat cu plastic. Acest proces de producție face componenta cu 20% mai ușoară decât componentele convenționale. În 2012, Johnson Controls a primit un premiu de la Society of Plastics Engineers (SPE) pentru acest panou de ușă din fibră naturală. „Cu această inovație, ajutăm BMW să facă noua serie 3 mai durabilă. Economiile de greutate pot reduce, de asemenea, semnificativ consumul ”, spune dr. Werner Klusmeier, manager de inovare a proceselor Dezvoltare avansată a produselor la Johnson Controls Automotive Electronics & Interiors.
Dezvoltarea în continuare a procesului de producție
Pentru a continua să îndeplinească cerințele industriei auto în viitor, procesele hibride de fabricație de la Johnson Controls au fost dezvoltate în continuare. Materialele pe bază de lemn cu fibre scurte sunt utilizate în covorașele Fibrowood, dar sunt necesare fibre mai lungi pentru a economisi și mai multă greutate. În plus, procesul Fibrowood necesită condiționare după finalizare pentru a atinge un anumit nivel de umiditate. Cu procesul EcoCor, care este utilizat pentru panourile ușilor pentru actualul Mercedes C-Class, condiționarea nu este necesară, deoarece materialul absoarbe cu 50% mai puțină umiditate decât covorașele Fibrowood. Acesta este un mare avantaj pentru utilizarea globală.
Acest covor EcoCor este un covor lipibil termoplastic, maleabil din polipropilenă și fibre naturale precum inul, cânepa și kenaf, care sunt mai puțin expansive la umiditate ridicată și, prin urmare, nu sunt la fel de sensibile la condițiile climatice. Este încălzit la peste 200 ° C și apoi presat într-un instrument la temperatură scăzută și injectat direct în matrița de injecție. În acest fel, elementele de fixare (elementele de fixare) și alte armături ale suportului pot fi atașate la suport într-o singură etapă. Greutatea piesei de transport este redusă la 1.400 g/m². Materialele de suprafață pot fi aplicate fără adeziv într-un proces într-o etapă. Garnitura de ușă interioară pentru Mercedes C-Class este primul program global de la Johnson Controls care va fi fabricat simultan în Europa, SUA, China și Africa de Sud.
Disponibilitatea globală este deosebit de importantă pentru producătorii de automobile, dar condițiile climatice din China sunt diferite de cele din Europa, de exemplu. „Când am început dezvoltarea garniturilor ușilor interioare, am analizat mai întâi datele climatice globale. Din aceasta am putut deduce de ce proprietăți materiale avem nevoie pentru piesele de transport ”, explică Werner Klusmeier. „Au fost luate în considerare doar materialele ușoare care nu se extind prea mult în umiditate. Pentru a face acest lucru, am determinat diferiții coeficienți de expansiune la diferite grade de umiditate și am ajuns la concluzia că procesul EcoCor este mult mai potrivit pentru utilizare globală decât Fibrowood. "
Compania din Neuss a făcut multe pentru a asigura disponibilitatea globală. „Am testat materiale potențiale din întreaga lume și am făcut comparații cu China, SUA și Europa. Principala problemă a fost: ce trebuie schimbat pentru a îndeplini toate specificațiile producătorului vehiculului la fața locului ”, spune Werner Klusmeier. Piesa de transport ar trebui să aibă aceiași parametri fizici la nivel mondial. Cu procesul EcoCor pentru noua Mercedes C-Class, aceste cerințe pot fi îndeplinite. Materiile prime pentru noul transportator se obțin inițial din Germania, iar covoarele sunt trimise din Europa către unitățile de producție din întreaga lume.
CHyM: Dezvoltare ulterioară a proceselor de turnare prin compresie
După procesele de fabricație hibride ale Fibrowood și EcoCor, a treia etapă de dezvoltare a fost noul proces de turnare prin compresie hibridă (Compression Hybrid Molding, CHyM), care a avut premiera europeană la IAA 2013. Procesul de turnare prin compresie CHyM pentru producția de panouri de ușă interioare combină avantajele componentelor din fibră naturală și turnarea prin injecție termoplastică. Componentele interioare fabricate utilizând acest proces sunt cu 40% mai ușoare decât componentele din turnare prin injecție. În raport cu produsele din categorii de preț comparabile, CHyM oferă în același timp cea mai mare rezistență a componentelor cu greutate redusă.
Reducerea greutății și rigiditatea, care a fost optimizată cu 30%, simplifică instalarea garniturii ușii în caroserie. Odată cu introducerea procesului CHyM într-un model de clasă mijlocie superioară de la un producător german premium, greutatea covorului din fibre naturale utilizate a fost redusă la 1.200 g/m². „Acest lucru a redus la jumătate greutatea pieselor de transport pentru panourile ușilor în 20 de ani”, rezumă Werner Klusmeier. „De asemenea, intenționăm să transferăm acest proces de fabricație către alte componente, cum ar fi capacele spătarului și panourile de instrumente.”
Procesul de folie pentru panourile de ușă în două tonuri
Pe lângă aceste procese de producție pentru piese de transport, Johnson Controls a dezvoltat, de asemenea, un proces complet nou, care permite aplicarea de înaltă calitate și rentabilă a suprafețelor în două tonuri pe un suport dintr-o singură bucată. Poziționarea precisă a liniei de separare colorate vizibile într-o canelură nu mai necesită o acoperire și, în același timp, asigură o impresie de calitate premium, reducând în același timp costurile. În loc să utilizeze două părți de panouri cu culori diferite, noul proces de filmare permite instalarea unui panou de ușă multicolor cu o linie de design conturată, care poate fi instalat ca un modul complet.
Pentru a produce panouri de ușă în două tonuri, trebuiau instalate două panouri colorate diferite și apoi sudate împreună. Linia de separare a culorilor nu foarte atractivă necesită, de obicei, huse scumpe. În schimb, procesul de filmare în două tonuri oferă o linie de separare a culorilor de înaltă calitate pe un suport datorită poziționării exacte într-o canelură. Metodele de simulare și tehnologiile inovatoare ale instrumentelor în timpul procesului de dezvoltare a produsului asigură un produs de înaltă calitate constant, la costuri mai mici decât în cazul soluțiilor cu două tonuri actuale. „Noul proces în două culori va fi gata pentru producția de serie în 2016”, notează Werner Klusmeier. Este posibilă și aplicarea viitoare cu pelicule din poliolefină termoplastică (TPO). Procesul optimizat pentru producția de panouri de ușă în două tonuri este convingător, în plus față de reducerea greutății, costurilor și logisticii prin îmbunătățirea semnificativă a parametrilor NVH și a performanțelor de impact.
Importanța materiilor prime regenerabile și ecologice care îmbunătățesc echilibrul CO2 al produselor și proceselor va continua să crească în viitor, la fel ca și proporția materialelor reciclabile din mașini. Johnson Controls se bazează pe utilizarea fibrelor naturale, în special a fibrelor de bast, cum ar fi inul, cânepa și kenaf, nu în ultimul rând în ceea ce privește disponibilitatea globală. Următorii pași de dezvoltare sunt optimizarea proceselor în construcții ușoare și integrarea proceselor. În plus, se efectuează cercetări privind combinarea diferitelor fibre între ele și cu fibre sintetice pentru a crește proprietățile fizice, cum ar fi rezistența la căldură. Pe lângă reducerea durabilă a costurilor și a greutății, independența față de materiile prime este un punct cheie. Disponibilitatea globală este mai importantă ca niciodată, deoarece toți producătorii de vehicule produc acum la nivel mondial. Prin urmare, gestionarea lanțului de aprovizionare trebuie să asigure o disponibilitate și o calitate uniformă a fibrelor naturale.
Mizăm pe surse regenerabile și, prin urmare, speciale
materii prime ecologice.
Werner Klusmeier, manager inovare proces de dezvoltare avansată a produselor, Johnson Controls Automotive Electronics & Interiors