Der kalifornische Hersteller ACPT Inc. hat gemeinsam mit dem Maschinenlieferanten eine innovative halbautomatische Produktionslinie aufgebaut, die mit einer automatischen Filamentwickelmaschine ausgestattet ist.#workinprogress #Automatisierung
Die Karbonfaserverbund-Antriebswellen von ACPT werden in einer Reihe von Branchen eingesetzt.Bildquelle, alle Bilder: Roth Composite Machinery
Der Verbundwerkstoffhersteller Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, Kalifornien, USA) engagiert sich seit vielen Jahren für die Entwicklung und Perfektionierung des Designs seiner Karbonfaserverbund-Antriebswelle-Kohlefaserverbundwerkstoffe oder großen Metallrohre, die die Verbindung herstellen Front- und Heckpartie Das Antriebssystem unter den meisten Fahrzeugen.Obwohl diese multifunktionalen Komponenten ursprünglich im Automobilbereich eingesetzt wurden, finden sie auch in Schifffahrts-, Handels-, Windenergie-, Verteidigungs-, Luft- und Raumfahrt- und Industrieanwendungen breite Anwendung.Im Laufe der Jahre hat ACPT einen stetigen Anstieg der Nachfrage nach Karbonfaserverbund-Antriebswellen festgestellt.Als die Nachfrage weiter wuchs, erkannte ACPT die Notwendigkeit, eine größere Anzahl von Antriebswellen mit höherer Fertigungseffizienz herzustellen – Hunderte derselben Wellen jede Woche –, was zu neuen Innovationen in der Automatisierung und schließlich zur Einrichtung neuer Anlagen führte.
Laut ACPT liegt der Grund für die erhöhte Nachfrage nach Antriebswellen darin, dass Karbonfaser-Antriebswellen im Vergleich zu Metallantriebswellen eine einzigartige Kombination von Funktionen aufweisen, wie z. B. höhere Drehmomentkapazität, höhere Drehzahlfähigkeit, bessere Zuverlässigkeit, geringeres Gewicht und Tendenz sich unter hoher Belastung in relativ harmlose Kohlefasern zu zersetzen und Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NVH) zu reduzieren.
Darüber hinaus wird berichtet, dass Kohlefaser-Antriebswellen in Autos und Lastwagen im Vergleich zu herkömmlichen Antriebswellen aus Stahl die Leistung der Hinterräder von Fahrzeugen um mehr als 5 % steigern können, hauptsächlich aufgrund der leichteren rotierenden Masse von Verbundwerkstoffen.Im Vergleich zu Stahl kann die leichte Kohlefaser-Antriebswelle mehr Stöße absorbieren und eine höhere Drehmomentkapazität haben, wodurch mehr Motorleistung auf die Räder übertragen werden kann, ohne dass die Reifen rutschen oder sich von der Straße lösen.
Seit vielen Jahren stellt ACPT in seinem kalifornischen Werk Karbonfaser-Verbundstoff-Antriebswellen durch Filamentwickelung her.Um auf das erforderliche Niveau zu expandieren, ist es notwendig, den Umfang der Einrichtungen zu erhöhen, die Produktionsausrüstung zu verbessern und die Prozesssteuerung und Qualitätsprüfung zu vereinfachen, indem die Verantwortlichkeiten so weit wie möglich von menschlichen Technikern auf automatisierte Prozesse verlagert werden.Um diese Ziele zu erreichen, entschied sich ACPT, eine zweite Produktionsstätte zu bauen und diese mit einem höheren Automatisierungsgrad auszustatten.
ACPT arbeitet mit Kunden in der Automobil-, Verteidigungs-, Schiffs- und Industrieindustrie zusammen, um Antriebswellen nach ihren Bedürfnissen zu entwickeln.
ACPT errichtete diese neue Produktionsstätte in Schofield, Wisconsin, USA, um die Unterbrechung der Antriebswellenproduktion während des 1,5-jährigen Prozesses des Entwurfs, der Konstruktion, des Kaufs und der Installation neuer Fabriken und Produktionsanlagen zu minimieren, von denen 10 Monate dem Bau gewidmet sind. Lieferung und Installation von automatischen Faserwickelsystemen.
Jeder Schritt des Herstellungsprozesses der Verbundstoff-Antriebswelle wird automatisch bewertet: Filamentwicklung, Harzgehalt und Benetzungskontrolle, Ofenhärtung (einschließlich Zeit- und Temperaturkontrolle), Entfernung der Teile vom Dorn und Verarbeitung zwischen den einzelnen Schritten Dornprozess.Aus Budgetgründen und dem Bedarf von ACPT an einem weniger permanenten, mobilen System, um bei Bedarf eine begrenzte Anzahl von F&E-Experimenten zu ermöglichen, weigerte es sich jedoch, optional über Kopf oder auf dem Boden stehende Gantry-Automatisierungssysteme zu verwenden.
Nach Verhandlungen mit mehreren Lieferanten war die endgültige Lösung ein zweiteiliges Produktionssystem: eine zweiachsige automatische Filamentspule vom Typ 1 mit mehreren Wickelwagen von Roth Composite Machinery (Stephenburg, Deutschland) Wickelsystem;Darüber hinaus handelt es sich nicht um ein festes automatisiertes System, sondern um ein halbautomatisches Spindelhandhabungssystem, das von Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, USA) entwickelt wurde.
ACPT erklärte, dass einer der Hauptvorteile und Anforderungen des Roth Filament Winding-Systems seine bewährte Automatisierungsfähigkeit ist, die darauf ausgelegt ist, dass zwei Spindeln gleichzeitig Teile produzieren können.Dies ist besonders wichtig, da die proprietäre Antriebswelle von ACPT mehrere Materialwechsel erfordert.Um bei jedem Materialwechsel automatisch und manuell unterschiedliche Fasern zu schneiden, einzufädeln und neu zu verbinden, ermöglicht Roths Roving Cut and Attach (RCA)-Funktion der Spulmaschine, Materialien automatisch durch ihre mehreren Fertigungswagen zu wechseln.Die Harzbad- und Faserziehtechnologie von Roth kann auch ein präzises Faser-zu-Harz-Benetzungsverhältnis ohne Übersättigung sicherstellen, sodass der Wickler schneller als herkömmliche Wickler läuft, ohne zu viel Harz zu verschwenden.Nachdem das Wickeln abgeschlossen ist, trennt die Wickelmaschine automatisch den Dorn und die Teile von der Wickelmaschine.
Die Wickelanlage selbst ist automatisiert, belässt aber dennoch einen großen Teil der Bearbeitung und Bewegung des Dorns zwischen den einzelnen Fertigungsschritten, was bisher manuell erledigt wurde.Dies umfasst das Vorbereiten der blanken Dorne und deren Anschluss an die Wickelmaschine, das Bewegen des Dorns mit den gewickelten Teilen zum Aushärten in den Ofen, das Bewegen des Dorns mit den ausgehärteten Teilen und das Entfernen der Teile vom Dorn.Als Lösung hat Globe Machine Manufacturing Co. ein Verfahren entwickelt, das eine Reihe von Laufwagen umfasst, die so konstruiert sind, dass sie den auf dem Laufwagen befindlichen Dorn aufnehmen.Das Rotationssystem im Wagen wird verwendet, um den Dorn so zu positionieren, dass er in die Aufwickel- und Abziehvorrichtung hinein- und herausbewegt werden kann und sich kontinuierlich dreht, während die Teile mit dem Harz benetzt und im Ofen ausgehärtet werden.
Diese Dornwagen werden von einer Station zur anderen bewegt, unterstützt von zwei Sätzen von bodenmontierten Förderarmen – einer am Haspel und der andere im integrierten Absaugsystem – mit dem Dorn Der Wagen bewegt sich koordiniert und nimmt auf die Ruheachse zu jedem Prozess.Das kundenspezifische Spannfutter auf dem Wagen spannt und löst die Spindel automatisch, in Abstimmung mit dem automatischen Spannfutter der Roth-Maschine.
Zweiachsige Präzisionsharztankmontage von Roth.Das System ist für zwei Hauptwellen aus Verbundwerkstoffen ausgelegt und wird zu einem speziellen Materialwickelwagen transportiert.
Neben diesem Dorntransfersystem bietet Globe auch zwei Aushärteöfen an.Nach dem Aushärten und Dornausziehen werden die Teile an eine präzise Ablängmaschine übergeben, gefolgt von einer numerischen Steuerung zur Bearbeitung der Rohrenden und anschließendem Reinigen und Auftragen von Klebstoff mittels Pressfittings.Drehmomenttests, Qualitätssicherung und Produktverfolgung werden vor Verpackung und Versand für Endkunden durchgeführt.
Laut ACPT ist ein wichtiger Aspekt des Prozesses die Fähigkeit, Daten wie Anlagentemperatur, Feuchtigkeitsniveau, Faserspannung, Fasergeschwindigkeit und Harztemperatur für jede Wickelgruppe zu verfolgen und aufzuzeichnen.Diese Informationen werden für Produktqualitätsinspektionssysteme oder die Produktionsverfolgung gespeichert und ermöglichen es den Bedienern, die Produktionsbedingungen bei Bedarf anzupassen.
Der gesamte von Globe entwickelte Prozess wird als „halbautomatisiert“ bezeichnet, da ein menschlicher Bediener immer noch einen Knopf drücken muss, um den Prozessablauf einzuleiten und den Wagen manuell in den Ofen hinein und aus ihm heraus zu bewegen.Laut ACPT sieht Globe für die Zukunft einen höheren Automatisierungsgrad des Systems vor.
Das Roth-System umfasst zwei Spindeln und drei unabhängige Wickelwagen.Jeder Wickelwagen ist für die automatische Förderung unterschiedlicher Verbundmaterialien ausgelegt.Das Verbundmaterial wird gleichzeitig auf beide Spindeln aufgebracht.
Nach dem ersten Produktionsjahr im neuen Werk berichtete ACPT, dass die Ausrüstung erfolgreich bewiesen hat, dass sie ihre Produktionsziele erreichen kann, während sie gleichzeitig Arbeit und Material einspart und Produkte von gleichbleibend hoher Qualität liefert.Das Unternehmen hofft, bei zukünftigen Automatisierungsprojekten wieder mit Globe und Roth zusammenarbeiten zu können.
For more information, please contact ACPT President Ryan Clampitt (rclamptt@acpt.com), Roth Composite Machinery National Sales Manager Joseph Jansen (joej@roth-usa.com) or Advanced Composite Equipment Director Jim Martin at Globe Machine Manufacturing Co. (JimM@globemachine.com).
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Postzeit: 07.08.2021