Интегрированный процесс переработки термопластов для минимальных расходов на единицу продукции при литье легких композитных материалов

Используя свой многолетний опыт в литье пластмасс и экспертные знания в производстве систем автоматизации, компания ENGEL разрабатывает особо экономичные производственные концепции для крупносерийного литья изделий из композитных материалов. На выставке JEC World 2023 с 25 по 27 апреля в Париже, Франция, мировой производитель литьевых машин из Австрии продемонстрирует, как эффективность производства и рентабельность могут быть объединены с устойчивым развитием при литье изделий для авиационной и автомобильной промышленности.

При литье по технологии ENGEL organomelt заготовки из термопластичного волоконного композитного материала, например, органолисты или UD-ленты, формуются и функционализируются за один производственный этап. Так, например, ребра жесткости или сборочные элементы отливаются непосредственно в той же пресс-форме после термоформования с использованием термопласта из группы матричных материалов, к которой относится материал органолиста. Это обеспечивает не только высокоэффективное и полностью автоматическое производство, но и соответствует принципам циркулярной экономики. Использование качественного термопластичного мономатериала облегчает последующую переработку изделий.

Термопластавтомат ENGEL, который будет представлен на выставке в Париже, продемонстрирует высокий потенциал технологии переработки легковесных композитов organomelt. Литьевая машина ENGEL victory 660/160 с шестиосевым роботом ENGEL easix покажут автоматическое производство инспекционных дверец фюзеляжа пассажирского самолета. Производственная ячейка также включает инфракрасную печь собственной разработки и производства ENGEL.

Для демонстрации широкого разнообразия применений для авиационного и автомобильного секторов в течение трех дней выставки два различных типа материалов будут перерабатываться по очереди: органолисты с PEEK-матрицей будут заливаться материалом PEEK, и органолисты на основе PPA будут перерабатываться в комбинации с PPA.

Органолисты нагреваются в инфракрасной печи, вставляются в пресс-форму роботом, формуются в пресс-форме и тут же заливаются. Формируются ребра жесткости и монтажный зажим.

Нагревание органолиста – это этап, который определяет время цикла и также влияет на качество изделия. Толщина заготовки определяет время нагрева и охлаждения. Важен быстрый нагрев материала без повреждения, как и быстрая доставка нагретого органолиста к пресс-форме для избежания охлаждения органолиста на пути к пресс-форме и потери им пластичности. Здесь полностью раскрываются преимущества бесколонного узла смыкания ТПА victory. Свободный доступ к узлу смыкания позволяет разместить инфракрасную печь очень близко к пресс-форме, а робот может двигаться к пресс-форме по кратчайшему пути без обхода помех. Эти оба фактора ускоряют манипулирование нагретым листом и обеспечивают стабильность процесса и высокое качество изделий.

В комплексных ячейках ENGEL роботы и инфракрасные печи интегрированы в систему управления ТПА CC300, что дает возможность управлять всем процессом централизованно с контроллера машины. Другое преимущество заключается в том, что ТПА, робот и инфракрасная печь имеют доступ к одной и той же базе данных и точно координируют последовательность движений друг друга. Это позволяет сократить время цикла для многих применений.

Разработанная для эффективного крупносерийного производства, технология ENGEL organomelt быстро зарекомендовала себя в автомобильной промышленности, и также привлекает большое внимание специалистов из других отраслей. «Мы получаем все больше запросов из авиационного сектора, – рассказывает Кристиан Вольфсбергер, менеджер по развитию композитных технологий в ENGEL, – потому что в авиации реактопласты все больше заменяются на термопластичные материалы». Определяющими факторами этого развития являются необходимость сокращения расходов и следование принципам устойчивого развития. Непрерывное использование термопластичных материалов обеспечивает высокий уровень интеграции процесса для простой функционализации изделий, что, в свою очередь, сокращает временные затраты, расход материала и электроэнергии.

Там, где традиционно требуются различные системы материалов и несколько независимых производственных этапов, технология ENGEL organomelt использует всего одну интегрированную производственную ячейку. Лучший пример – производство инспекционных дверец фюзеляжа пассажирского самолета. Ранее они производились из реактопласта по сэндвичной технологии с навинченными алюминиевыми фрезерованными деталями.

Сокращение выборов СО2 – заявленная цель авиационной промышленности в дополнение к повышению экономической эффективности. Больше всего СО2 самолет выделяет во время полета. Эти предпосылки повышают важность использования технологий для производства инновационных легковесных конструкций, особенно если они также помогают закрывать цикл материала в конце срока службы изделия. Именно такой является технология ENGEL organomelt для производства изделий из термопластов.

Компания ENGEL видит огромный потенциал для технологии organomelt в авиационной промышленности. Требуемое количество структурных элементов и деталей для пассажирского салона постоянно растет. Дополнительный потенциал для organomelt по всему миру открывается в области производства городских транспортных средств, например, воздушных такси и дронов.

На выставке JEC World 2023 ENGEL покажет литье инспекционных дверец в сотрудничестве со своим клиентом FACC (г. Рид-им-Иннкрайс, Австрия). Партнеры по второму проекту: Ensinger (г. Нуфринген, Германия), Victrex (Ланкашир, Великобритания) и Kuraray (г. Хаттерсхайм-на-Майне, Германия) по материалам и Neue Materialien Fürth, Германия, по дизайну изделия и симуляции.

Еще одна компания представит свой экспертный уголок на стенде ENGEL. Это компания Voidsy со штаб-квартирой в г. Вельс, Австрия, которая продемонстрирует ультракомпактную систему для бесконтактного неразрушающего тестирования материалов и компонентов с использованием активной термографии.

Еще один экспертный уголок будет посвящен производству автокомпонентов с использованием технологии ENGEL organmelt. Среди прочих образцов будет показан каркас переднего модуля автомобиля, получивший награду общества инженеров-нефтяников (англ. Society of Petroleum Engineers, SPE) от компании Lucid Motors. Серийным производством этого изделия занимается компания ElringKlinger (г. Деттинген-на-Эрмсе, Германия) по технологии organmelt. В зависимости от типа транспортного средства каркас переднего модуля выполняет роль поддержки при замене кондиционера, модулей передней фары, промывочного резервуара, клаксона, модуля радара круиз-контроля или воздухозаборника. Он также поддерживает капот двигателя за счет присоединения дополнительных запоров капота.

Компании ElringKlinger удалось сократить число предварительных и последующих этапов обработки изделия, несмотря на наличие 37 закладных элемента. Небывало высокий уровень функциональной интеграции литьевого процесса сокращает расходы на сборку изделий, что, в свою очередь, снижает трудовые издержки. Каркас переднего модуля используется в первой модели электромобиля американского производителя Lucid Motors, получившей название Air.

ENGEL на выставке JEC World 2023: павильон 5, стенд N79