ENGEL onthult IR-robotcel voor productie in grote series van lichtgewicht thermoplastische composieten

De productiecel van ENGEL gebruikt infraroodstraling om op te warmen en drie organische platen van verschillende diktes te vormen, en vormt een hoogwaardig zichtbaar oppervlak in hetzelfde spuitgietprocesstadium.

ENGEL Oostenrijk, fabrikant van spuitgietmachines en leverancier van systeemoplossingen, heeft aangekondigd dat het op de handelsbeurs K 2019 (Düsseldorf, Duitsland, 16-23 oktober) een infrarooduithardingstechnologie zal introduceren als onderdeel van zijn productiecel met composieten die worden voorgevormd met thermoplastische injectie overmolding.

ENGEL zal het organomelt-proces gebruiken om demo-onderdelen te produceren die de nieuwste innovaties voor autodeurmodules weerspiegelen. De productiecel van ENGEL zou de eerste ter wereld zijn die infraroodstraling gebruikt om drie organische platen van verschillende diktes op te warmen en te vormen, en om een ​​hoogwaardig zichtbaar oppervlak te vormen in dezelfde spuitgietprocesfase. Het systeem zal worden uitgerust met drie ENGEL easix gelede robots die tegelijkertijd werken.

"Thermoplastische composieten worden steeds belangrijker als het gaat om lichtgewicht maken in de auto-industrie", zegt Dr. Norbert Müller, hoofd van ENGEL's Centre for Lightweight Composite Technologies.

Hiervoor zijn twee belangrijke redenen. Ten eerste maakt de consistente thermoplastische benadering het mogelijk om de vorming en functionalisering van vezelversterkte prepregs efficiënt te integreren, wat de eenheidskosten verlaagt. Ten tweede maakt het gebruik van uitsluitend thermoplastische polymeren het gemakkelijker om recyclingstrategieën te ontwikkelen.

"Het terugbrengen van composietcomponenten naar de materiaalkringloop aan het einde van hun levensduur is een van de prioriteiten voor voortdurende ontwikkeling in de sector van elektrische voertuigen", merkt Müller op. “Thermoplastische oplossingen worden nu steeds vaker toegepast, ook binnen de vliegtuigbouw.”

ENGEL's antwoord op de behoefte aan duurzaam transport is organomelt. Bij het organomeltproces worden vezelversterkte prepregs met een thermoplastische matrix zoals organische vellen en tapes verwarmd, in de mal gestoken, daar gevormd en direct overgoten met thermoplast. Het proces is al gebruikt in de productie van grote volumes, waarbij ENGEL organomelt werd gebruikt voor de volledig geautomatiseerde productie van artikelen zoals front-end dragers.

Terwijl het proces zich verder ontwikkelt, werkt ENGEL samen met zijn klanten en partners aan de productieaspecten van het ontwerpen van composietcomponenten met een gerichte belastingverdeling.

"In de toekomst zullen voor elk onderdeel verschillende prepregs worden gecombineerd om de lichtgewicht constructiekenmerken aan te passen aan de vorm van het betreffende onderdeel en de verschillende spanningen op individuele gebieden in het onderdeel", legt Müller uit. "De productiecel op de K-show zal dat grote potentieel duidelijk demonstreren."

Het vormproces is ontwikkeld in samenwerking met autoleverancier Brose (Coburg, Duitsland). ENGEL zegt dat de productiecel momenteel het enige systeem ter wereld is dat drie verschillend gevormde organische platen met een dikte van 0,6 mm tot 2,5 mm tegelijk kan verwerken in een volledig geautomatiseerd proces met geïntegreerde IR-ovens. De verschillende spanningen op de afzonderlijke componentgebieden kunnen worden aangepakt dankzij de gerichte selectie van organische platen op basis van de belastingsverdeling - een resultaat dat Brose heeft helpen verzekeren door middel van een verscheidenheid aan simulatieprocessen. Het demo-onderdeel dat op de K-show zal worden geproduceerd, is bijvoorbeeld stijver in het raamkozijngebied dan aan de binnenkant van de deur.

Dankzij de gerichte selectie van organische platen op basis van de belastingsverdeling kunnen de verschillende belastingen op de afzonderlijke componenten worden opgevangen.

Bron | ENGEL

Ultracompacte IR-ovenintegratie

Een van de uitdagingen bij het verwerken van biologische vellen is het verhitten van de prepregs. De tijd die ze nodig hebben om te verwarmen en af ​​te koelen, is afhankelijk van hun dikte. Het materiaal snel verwarmen zonder het te beschadigen is belangrijk, net als een snelle en eenvoudige overgang naar de mal voor de verwarmde prepreg. De organomelt-productiecel van ENGEL is gebaseerd op een duo 3660/800-spuitgietmachine en omvat daarom twee geïntegreerde IR-ovens. Direct boven de klemeenheid is een verticale IR-oven geplaatst om de organische plaat, die slechts 0,6 mm dik is, op te warmen. Op deze manier bereikt het dunne organische vel snel de mal, zodat het nog niet is afgekoeld en onmogelijk te vormen is. Voor de twee dikkere organische platen (1 mm en 2,5 mm) wordt een standaard, horizontale IR-oven op een voetstuk boven de bewegende plaat gebruikt. Deze opstelling verkleint de afstand tussen de oven en de vorm en bespaart ook ruimte omdat de oven geen aparte vloerruimte nodig heeft. Beide IR-ovens zijn door ENGEL in eigen huis ontwikkeld en geproduceerd. Deze en de drie easix-robots zijn volledig geïntegreerd met de CC300-besturingseenheid van de IMM en kunnen centraal worden bestuurd via het display van de machine.

Alle drie de organische platen worden tegelijkertijd verwarmd. Twee van de drie easix-robots zijn dan beschikbaar om de organische vellen te hanteren. Deze bevinden zich naast elkaar boven de klemeenheid. Terwijl de eerste robot verantwoordelijk is voor het hanteren van de twee dikkere organische vellen, zorgt de tweede robot voor het dunste vel. Tijdens het hele opwarmproces houdt het de organische plaat voor het verticale stralingsveld zodat het na de ingestelde opwarmperiode in de mal kan worden geplaatst. De derde robot bevindt zich naast de opspaneenheid. Zijn taak is om het vormdeel te verwijderen en tegelijkertijd een van de drie organische platen in de mal te verplaatsen voor het spuitgietproces.

De organische platen, die werden verkregen van de Chinese grondstofproducent Kingfa (Shanghai, China), zijn gemaakt van glasvezels en gebruiken polypropyleen als matrixmateriaal. Wanneer de mal - gebouwd door Georg Kaufmann Formenbau (Remetschwil, Zwitserland) - sluit, worden de organische platen gevormd. Meteen daarna worden ze in dezelfde mal omgevormd met glasvezelversterkt polypropyleen. Aan de achterkant van het onderdeel zijn verstevigingsribben gevormd, terwijl aan de zichtbare zijde een leerachtige nerf is gevormd.

"Als we de organische platen rechtstreeks overgieten, kunnen we een uitstekende look van generfd leer bereiken, wat voorheen als onmogelijk werd beschouwd als het om organische platen ging", zegt Müller. "In dat opzicht leggen we de basis voor het produceren van grote structurele thermoplastische deurstructuren met behulp van het organomelt-proces in de toekomst."

Automatisering speelt een sleutelrol

De productieoplossingen die door ENGEL in het Center for Lightweight Composite Technologies zijn ontwikkeld, onderscheiden zich door hun hoge efficiëntie en kosteneffectiviteit - beide essentiële vereisten voor productietoepassingen met een hoog volume.

"ENGEL's aanzienlijke expertise op het gebied van automatisering speelt een grote rol", zegt Walter Aumayr, vice-president van ENGEL's Automation and Composite Systems-divisie.

Met drie ENGEL easix gelede robots die allemaal tegelijkertijd werken, zal de organomeltcel op de ENGEL beursstand een state-of-the-art voorbeeld van geïntegreerde composietverwerking zijn, en is de meest complexe productiecel die ENGEL ooit heeft getoond op een beurs.

"Hoe meer procesfasen we opnemen en hoe meer individuele systemen een productiecel omvat, hoe gecompliceerder het proces als geheel wordt", zegt Aumayr. “Dus als leverancier van systeemoplossingen heeft ENGEL ervoor gezorgd dat er een consistente bedieningslogica en gezamenlijk gegevensbeheer in de cel is, waardoor het veel gemakkelijker wordt om gelede robots te gebruiken. De easix-robots kunnen relatief eenvoudig worden bediend door de werknemers die betrokken zijn bij het spuitgieten op de werkvloer.”

Bijzonder aan ENGEL-systemen is dat ook de IR-ovens volledig in de CC300-besturing zijn geïntegreerd, waardoor er een uniforme bedieningslogica is voor het hele proces. Bovendien, aangezien de vormmachine, robots en randapparatuur allemaal toegang hebben tot dezelfde database in de ENGEL-systeemoplossing, neemt het risico op fouten af ​​en neemt de efficiëntie toe. Zonder dat er extra hardware nodig is, kunnen de easix gelede robots hun bewegingen synchroniseren met de bewegingen in de mal, zoals die van core-pulls of ejectors.

"Als resultaat kunnen we zowel de cyclustijden als de kapitaaluitgaven verminderen, vooral als het gaat om grootschalige systemen", zegt Aumayr.