Zintegrowany proces termoplastyczny oznacza najniższe koszty jednostkowe w przypadku lekkich konstrukcji kompozytowych

Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w formowaniu wtryskowym i wysokim kompetencjom w dziedzinie automatyzacji, ENGEL oferuje wyjątkowo ekonomiczne koncepcje wytwarzania na potrzeby wielkoseryjnej produkcji detali kompozytowych. Podczas JEC World 2023, odbywających się od 25 do 27 kwietnia w Paryżu, austriacki producent maszyn zademonstruje, jak na potrzeby zarówno branży lotniczej jak i samochodowej połączyć wydajność produkcji i ekonomię ze zrównoważonym rozwojem.

W technologii ENGEL organomelt, przetwarzane są termoplastyczne półprodukty z włókien kompozytowych – takie jak organoblachy i taśmy UD – które są formowane i funkcjonalizowane w jednym zintegrowanym kroku roboczym. Żebra usztywniające lub elementy montażowe są obtryskiwane bezpośrednio po formowaniu w tej samej formie z wykorzystaniem termoplastu z grupy materiałów matrycowych organoblach. Osiągamy w ten sposób nie tylko bardzo efektywny i całkowicie zautomatyzowany proces produkcyjny, ale dodatkowo realizowana jest idea gospodarki obiegu zamkniętego. Konsekwentne stosowanie monomateriałów termoplastycznych ułatwia późniejszy recykling detali.

ENGEL prezentuje na stoisku targowym w Paryżu pełen potencjał technologii konstrukcji lekkich z użyciem organoblach, na pracującej na żywo wtryskarce. Na wtryskarce ENGEL victory 660/160 w sposób zautomatyzowany, z użyciem robota z ramieniem przegubowym ENGEL easix produkowane są klapy rewizyjne do kadłubów samolotów pasażerskich. Jednostka produkcyjna obejmuje także piec na podczerwień, również zaprojektowany i wyprodukowany przez ENGEL.

Aby móc zaprezentować szerokie spektrum zastosowań zarówno w branży lotniczej, jak i motoryzacyjnej, podczas trzech dni targów na zamianę przetwarzane są dwa różne systemy materiałowe. Z jednej strony organoblachy z matrycą PEEK natryskiwane są termoplastem, a z drugiej arkusze termoplastyczne bazujące na PPA przetwarzane są razem z PPA.

Organoblachy podgrzewane są w piecu IR, następnie robot umieszcza je w formie, gdzie są formowane i obtryskiwane. Wyformowane są żebra usztywniające oraz klips montażowy.

Rozgrzewanie arkusza termoplastycznego to krok procesu definiujący cykl, istotny dla jakości. Od grubości półproduktu zależy czas nagrzewania i schładzania. Ważne jest szybkie podgrzewanie, chroniące właściwości materiału i krótka droga transportu podgrzanych arkuszy termoplastycznych do formy nadającej kształt, aby po drodze nie doszło do ich schłodzenia i utraty plastyczności. Tutaj wyraźnie widoczne są zalety bezkolumnowej konstrukcji maszyny victory. Nieograniczony dostęp do obszaru formy umożliwia umieszczenie pieca IR bardzo blisko formy. Dodatkowo robot może najkrótszą drogą dotrzeć do formy, bez konieczności objeżdżania konturów interferencyjnych. Przyspiesza to przekładanie gorących elementów i zapewnia stabilność procesu oraz wysoką jakość detali.

W zintegrowanych rozwiązaniach systemowych ENGEL roboty i piece IR są zintegrowane ze sterownikiem CC300 wtryskarki. W ten sposób cały proces można obsłużyć centralnie z poziomu ekranu maszyny. Ważną zaletą jest to, że wtryskarka, robot i piec na podczerwień korzystają ze wspólnej bazy danych i dostosowują swoje procesy do siebie. W wielu zastosowaniach ogranicza to czas cyklu.

Zaprojektowana do efektywnej produkcji wielkoseryjnej, technologia ENGEL organomelt szybko zdobyła uznanie w branży motoryzacyjnej, ale jest również interesująca dla innych dziedzin przemysłu. „Mamy coraz więcej zapytań z branży lotniczej”, opowiada Christian Wolfsberger, Business Development Manager Composite Technologies w ENGEL. „W branży lotniczej duroplasty coraz częściej zastępowane są przez termoplasty”. Motorem tych zmian jest między innymi presja na obniżanie kosztów i cele związane ze zrównoważonym rozwojem. Konsekwentnie stosowane założenie termoplastyczności materiału umożliwia wysoki stopień integracji procesu dla bardzo prostej funkcjonalizacji elementów, co ogranicza nakłady czasowe, ilość wykorzystywanego surowca i zapotrzebowanie energetyczne.

Tam, gdzie zwykle niezbędne są różne systemy materiałowe i kilka niezależnych od siebie etapów produkcyjnych ENGEL organomelt potrzebuje tylko pojedynczej, zintegrowanej jednostki produkcyjnej. Pokrywy rewizyjne do kadłubów samolotów są tu najlepszym przykładem. Dotychczas produkowane były jako duroplastyczny element sandwich z przykręcanymi frezowanymi elementami z aluminium.

Oprócz wyższej efektywności kosztowej, istotnym deklarowanym celem w branży lotniczej jest redukcja emisji CO₂. Najwięcej CO₂ emituje samolot w czasie lotu. Przewaga, jaką dają innowacyjne technologie jest znaczna przede wszystkim wtedy, gdy – jak ma to miejsce w przypadku technologii ENGEL organomelt, opartej na elementach w pełni termoplastycznych – przyczynia się na koniec okresu życia produktu do zamykania obiegu materiałów.

ENGEL widzi w budowie samolotów wiele potencjału dla metody organomelt. Zarówno elementy strukturalne, jak i elementy do kabiny pasażerskiej, zawsze potrzebne są w dużych ilościach. Kolejne potencjalne możliwości na świecie otwierają obszary Urban Air Mobility, do których należą również między innymi taksówki lotnicze, albo logistyki, gdzie stosowanych jest coraz więcej dronów transportowych.

ENGEL prezentuje produkcję klap rewizyjnych podczas JEC World 2023 razem ze swoim klientem FACC (Ried im Innkreis, Austria). Kolejnymi partnerami projektu są Ensinger (Nufringen, Niemcy), Victrex (Lancashire, Wielka Brytania) oraz Kuraray (Hattersheim am Main, Niemcy) dla surowców i nowych materiałów oraz Fürth w Niemczech dla rozmieszczenia elementów i symulacji.

Kolejny partner wystawia na stoisku targowym ENGEL własny kącik ekspercki. Voidsy z siedzibą w Wels, Austria, prezentuje ultra kompaktowy system bezkontaktowej i nieniszczącej kontroli materiałów i elementów przy pomocy aktywnej termografii.

Kolejny kącik ekspercki jest dedykowany technologii ENGEL organomelt dla aplikacji motoryzacyjnych. Prezentowany jest między innymi wyróżniony nagrodą SPE doskonały czołowy wspornik modułowy firmy Lucid Motors. Detal jest produkowany seryjnie w technologii ENGEL organomelt przez ElringKlinger z siedzibą w Dettingen an der Erms, w Niemczech. Czołowy wspornik modułowy służy – odpowiednio od typu pojazdu – jako wspornik międzystopniowej chłodnicy powietrza, modułów lamp, zbiornika płynu do spryskiwania szyb, klaksonu, modułu czujnika odległości lub zespołu zasysania powietrza. Dodatkowo podpiera maskę silnika poprzez łączenie zamków maski.

ElringKlinger udało się, pomimo aż 37 wkładek, zminimalizować liczbę kroków procesu obróbki wstępnej i wykończeniowej oraz łączne koszty. Ekstremalnie wysoki stopień integracji w procesie wtryskowym przekłada się na niewielkie nakłady montażowe, a tym samym niższe koszty pracy. Czołowy wspornik modułowy stosowany jest w modelu elektrycznym „Air”, dostarczanym przez amerykańskiego producenta Lucid Motors.

ENGEL na JEC World 2023: hala 5, stoisko N79