Международная аудитория на ENGEL Lightweight Future Day

Производство легких конструкций, которые имеют определяющее значение для достижения целей по защите климата, стремительно развивается. Мероприятие, которое было образно названо «Днем легкого будущего 2021» (Lightweight Future Day 2021) и организовано в начале мая производителем оборудования и поставщиком комплексных решений – компанией ENGEL, еще раз продемонстрировало, что технологии изготовления легких конструкций являются ключевыми на пути к миру без выбросов CO₂ и что термопласты будут играть в этом важную роль.

Высококвалифицированные эксперты из всех важных отраслей потребления, таких как автомобилестроение, производство велосипедов и мотоциклов, авиастроение, индустрия спорта и отдыха, а также специалисты из известных НИИ представили на Lightweight Future Day 2021 актуальные решения и подходы. Более 500 слушателей извлекли ценную информацию из 15 докладов, в которых были отражены все аспекты текущих разработок и тенденций в области легких конструкций, и приняли участие в обсуждениях. При этом каждый основной доклад завершался сессией вопросов и ответов, модераторами которой были д-р Норберт Мюллер, руководитель отдела разработки «умных» машин ENGEL, и д-р Бастиан Бренкен, генеральный директор Composites United e.V. Эти два отраслевых эксперта, обладающие большим профессиональным опытом и знаниями, уверенно «провели» аудиторию по программе, создав одновременно непринужденную атмосферу конференции. В связи с продолжающейся пандемией коронавируса Lightweight Future Day в этом году был проведен как виртуальное мероприятие. Его участниками стали в основном специалисты из стран Европы, главным образом из Германии, Великобритании и стран Бенилюкса, но, как сказал Кристиан Вольфсбергер, менеджер по развитию подразделения легких композитов в ENGEL и организатор Lightweight Future Day, «присутствовали даже некоторые эксперты из США, которых не смутило время конференции, проходившей для них ранним утром».

Термопластичные композиты и соответствующие технологии значительно упрощают крупносерийное производство, как объяснил в первой лекции Михаэль Тинель, эксперт по разработке концепций дверей поставщика автомобилей Brose: «Благодаря «умной» комбинации материалов нам удалось разработать инновационную дверную систему, устанавливающую новые стандарты легкости, функциональности и свободы дизайна. По сравнению с обычными конструкциями на основе стали мы экономим до пяти килограммов, то есть до 40 % массы, сохраняя такую же безопасность при столкновении. Кроме того, мы добиваемся толщины стенок на уровне всего 0,6 мм». С 2018 года Brose поставила компании Ford один миллион дверных модулей, изготовленных из армированных волокном термопластов (органолистов). Сегодня Brose уже находится на пороге серийного производства дверных модулей следующего поколения, в которых новый структурный компонент заменяет другие на основе стали. В целом это позволяет сэкономить еще один килограмм массы на каждую дверь автомобиля, и, кроме того, эта система более рентабельна, чем стальной аналог.

Многие презентации на Lightweight Future Day показали, что путь к современной легкой конструкции часто пролегает через переработку термопластов. Компания FACC, специализирующаяся на производстве легких компонентов для авиастроения, также делает ставку на термопласты. Как сказал Рене Адам, директор по исследованиям и технологиям FACC, особое внимание компания уделяет будущему рынку «городской воздушной мобильности», пилотируемых летающих такси и беспилотных летательных аппаратов для воздушного городского движения. Ожидаемые объемы производства в этом секторе авиастроения составляют от 5000 до 30000 компонентов в год. Это значительно более высокие показатели по сравнению с программой выпуска деталей для более крупных самолетов, составляющей около 1000 единиц продукции в год. Реактопласты, которые до сих пор в основном используются в авиастроении, из-за их длительного времени отверждения уже не могут обеспечить требуемое при крупносерийном производстве короткое время цикла.

Но и в традиционном авиастроении термопласты, вероятно, будут играть более важную роль в будущем, поскольку авиационная промышленность поставила перед собой цель обеспечить «климатическую нейтральность» к 2050 году. Рене Адам так сказал по этому поводу: «Производственные процессы в авиационной отрасли полностью изменятся. Гибридное литье, «холодное» склеивание и быстрое производство (Rapid Manufacturing) здесь еще не стали стандартными технологиями. Нам необходимо значительно улучшить структуру затрат и оптимизировать производственные циклы. Это причины, по которым мы в FACC полагаем, что армированные термопласты будут ключевым материалом для изделий из волокнистых полимерных композитов в аэрокосмической промышленности».

Еще одна тема красной нитью проходила через многие выступления: отличная возможность вторичной переработки термопластов по сравнению с довольно ограниченными возможностями вторичной переработки термореактивных волокнистых композитов. Так, Георг Кесмайер, управляющий партнер инжиниринговой компании Forward Engineering, отметил, что ЕС хочет сделать экономику замкнутого цикла нормой в рамках «Зеленого курса» (Green Deal). «Сейчас самое подходящее время, чтобы перейти от «линейного» к «циркулярному» мышлению при разработке продукции и подумать о процессе переработки отходов еще на этапе ее проектирования», – обратился он к участникам конференции. В рамках исследовательской работы его компания сравнила углеродный след производства педали тормоза на основе первичных термопластов, биополимеров и вторичных термопластов. Потенциал снижения выбросов CO₂ при использовании термопластов с долей вторичного материала оказался значительным. «Мы считаем, что термопластичные материалы обладают большим потенциалом с точки зрения защиты окружающей среды. В этих целях процессы рециклинга теперь должны быть внедрены в промышленных масштабах. Но мы видим, что промышленность уже решает эту задачу», – заявил Георг Кесмайер.

В связи с растущим значением термопластов для легких конструкций ENGEL в последние годы вложила значительные средства в технологии и системы для производства изделий из термопластичных композитов. «Наша компания – первая в мире, которая может предложить полностью интегрированный процесс, начинающийся с ячейки для выкладки однонаправленного ленточного препрега», – сообщил в своей презентации Пауль Цвикльхубер, инженер-разработчик композитных технологий в ENGEL. Эта ячейка работает по принципу «взять и положить» (Pick-and-Place), при котором ленты укладываются одна на другую и соединяются точечной сваркой с интервалом от трех до четырех секунд. Поскольку качество такого многослойного пакета во многом зависит от точности позиционирования каждой ленты, ENGEL оснастила ячейку для выкладки измерительной системой с видеокамерой высокого разрешения. Вслед за этой стадией сборки многослойного пакета следует операция его монолитизации, которая проводится на отдельной станции и укладывается по времени в цикл литья под давлением. Эту операцию можно легко интегрировать в общий технологический процесс, что значительно повышает эффективность реализации индивидуальных решений для изделий на основе однонаправленных лент.

Центральной частью такого интегрированного процесса является технология ENGEL organomelt. Она заключается в придании требуемой формы полуфабрикатам – таким, как монолитизированные пакеты однонаправленных термопластичных ленточных препрегов или готовые органолисты, – и последующей приформовке к ним методом литья под давлением различных функциональных элементов – таких, как ребра жесткости или крепежные детали на основе термопластов, совместимых с термопластичной матрицей препрегов или органолистов. В целом это обеспечивает высокоинтегрированный и полностью автоматизированный процесс производства изделий из термопластичных композитов, упрощая в то же время их переработку в конце срока службы. При производстве дверных модулей компания Brose также использует технологию organomelt.

Пример швейцарской компании Svismold показал, что легкие материалы могут иметь преимущества даже тогда, когда не особенно важен вес изделий. Компания смогла убедить производителя досок для серфинга заменить существующие так называемые плавники из термореактивных композитов на аналоги из термопластичного композита на основе однонаправленных лент. Оказалось, что новый плавник отличается уникальной точностью рулевого управления при более низких производственных затратах. Одной из причин этого является точно рассчитанная схема армирования детали однонаправленными лентами, соответствующая распределению действующих на нее эксплуатационных нагрузок. Доска для серфинга с новым плавником была восторженно принята сообществом серферов.

Обмен опытом и знаниями между представителями компаний, производящих оборудование и оснастку и поставляющих материалы, исследователями и разработчиками – вот что делает конференцию ENGEL Lightweight Future Day такой ценной для ее участников. Кроме того, подобный обмен происходит и между отдельными отраслями, которые ищут решения схожих проблем.

«Несмотря на то, что виртуальная платформа в этом году достигла особенно высокого уровня охвата, личные контакты по-прежнему важны для нас, – говорит Кристиан Вольфсбергер. – Мы с нетерпением ждем возможности снова провести Lightweight Future Day в следующем году как очное или гибридное мероприятие и приветствовать как можно больше участников в Швертберге».