Odleh�en� konstrukce Arburg: Efektivn� v�roba vysoce odoln�ch konstruk�n�ch d�l� pln�n�ch dlouh�m sklen�n�m vl�knem

Pro dosa�ení úsporných a hospodárných procesních postup� ve výrobní fázi by m�la odleh�ená konstrukce za�ínat ji� u návrhu konstruk�ního dílu. Navíc jde o zjiš�ování potenciálu výrobních postup� šet�ících energii a zdroje a sledování výb�ru materiálu z hlediska po�adavk� na konstruk�ní díly a ochranu zdroj�.

Postup FDC: Odleh�ená konstrukce šet�ící zdroje

P�ímé vkládání vláken do taveniny (FDC) umo��uje díky procesn� integrovanému zpracování materiálu energeticky a zdrojov� efektivní výrobu vysoce pevných konstruk�ních díl�. Inovativní postup odleh�ení konstrukce se vyzna�uje vysokou dostupností materiál� a a� o 40 procent ni�šími náklady ve srovnání se speciálními granuláty s dlouhým vláknem. Jednotka FDC instalovaná na vst�ikovací jednotce zahrnuje bo�ní pln�ní s integrovaným sekacím za�ízením, upravený plastika�ní válec a prodlou�ený šnek se speciální geometrií. Sklen�ná vlákna jsou p�ivád�na jako prameny, následn� sekána na po�adovanou délku a zavád�na p�ímo do taveniny plastika�ního válce. V praxi se osv�d�ily délky vláken od 5,6 do 33,6 milimetr�. Sekání vláken je vybaveno senzorikou a regulací pro p�esnou p�ípravu individuáln� zvolené délky vlákna a jeho mno�ství. Tímto zp�sobem lze nejen hmotnost konstruk�ního dílu sni�ovat, ale také cílen� ovliv�ovat jeho vlastnosti z hlediska pevnosti a tuhosti. Krom� toho se o procesu shroma��ují další data a ukládají se pro konkrétní výrobek. Pat�í sem i údaje z vá�ení vyrobených konstruk�ních díl� p�ímo po vyjmutí z formy. Tak lze zjiš�ovat hmotnostní odchylky p�ímo po vst�ikování, dokumentovat je a následn� t�ídit dobré a špatné díly. Spektrum pou�ití t�chto díl� v automobilu zahrnuje v sou�asnosti nap�. sko�epiny sedadel a dve�ní moduly ve vnit�ním prostoru vozidel, ale i konstruk�ní díly v motorovém prostoru, jako jsou nap�. kryty, páky a klouby.

Vst�ikovací stroj pro technologii FDC: P�ímé dávkování dlouhých vláken do taveniny umo��uje efektivní výrobu konstruk�ních díl�.

Dlouhé sklen�né vlákno: Polypropylen nahrazuje kov

Vysoce výkonné plasty jako PBT nebo sklem pln�ný polyamid (PA) nahrazují v �ad� p�ípad� v automobilové výrob� kovy. P�íkladem zvyšování efektivity proces� výb�rem správných materiál� a výrobní technologie je nahrazování t�chto drahých granulát� pln�ných sklem a jejich zám�na za polypropylen vyztu�ený dlouhými sklen�nými vlákny p�i pou�ití výrobního postupu FDC (PP LGF). Výsledný polypropylenový kompozit má z hlediska p�í�ného a podélného smrš�ování podobné materiálové vlastnosti jako hliník – a to p�i podstatn� ni�ší hmotnosti. Jeho hlavní výhodou je však hospodárnost, proto�e postup FDC lze jednoduše za�lenit do stávajících výrobních proces� a díky p�ímému dávkování vlákna do taveniny se sni�uje spot�eba energie na výrobu sklem pln�ných granulát�. Nakupovat a skladovat se musí pouze polymer základní matrice cívky s navinutým provazcem nekone�ných sklen�ných vláken. Všechny d�le�ité parametry týkající se mno�ství a délky vláken se nastavují p�ímo na �ízení vst�ikovacího stroje a lze je individuáln� p�izp�sobovat podle p�íslušného konstruk�ního dílu. Postup FDC je proto p�edur�en pro výrobu náro�ných konstruk�ních díl� s vysokou univerzálností variant.

MoPaHyb (Modulare Produktionsanlage für hochbelastbare Hybridbauteile): modulární výrobní za�ízení pro malé série

Pro hospodárnou výrobu hybridních konstruk�ních díl� i v malých sériích se vyu�ívají modulární výrobní za�ízení. A p�esn� o to jde v projektu BMBF MoPaHyb. V tomto p�ípad� byl vyvinut stavebnicový systém sestavený ze stroj� r�zných koncepcí, který vytvá�í výrobní technologii pro odleh�ené konstrukce s mo�ností individuální konfigurace.

Pilotní za�ízení ve fraunhofském Institutu pro chemickou technologii (ICT) ve Pfinztalu je spole�ný projekt více partner� z pr�myslu a výzkumu. Tento projekt spojuje speciáln� vyvinutou vst�ikovací jednotku od firmy Arburg o velikosti 4600 v provedení pro technologii FDC s vertikálním 3600tunovým vst�ikovacím lisem firmy Dieffenbacher. Pro ov��ení jeho výkonnosti a pru�nosti tohoto systému se demonstra�n� vyráb�la op�radla a podvozky z vláknitých kompozit�. Proces za�íná umíst�ním kovových vlo�ek do nástroje vst�ikovacího lisu. Sou�asn� se zah�ívá vícevrstvá páska, p�edb�n� se tvaruje chapadlem robotického systému a kone�ný tvar pak získává v samotné form�. P�i zav�ené form� pak vst�ikuje jednotka Arburg taveninu PP s dlouhými nasekanými sklen�nými vlákny. Díky kombinaci hydraulického vertikálního lisu a postupu FDC lze realizovat konstruk�ní díly dosud nevyrobitelných tvar�, rozm�r� a slo�itosti. Navíc se nabízejí nové mo�nosti hospodárné výroby vst�ikovaných konstruk�ních díl� lokáln� vyztu�ených nekone�ným vláknem a plochých konstruk�ních díl� z pásky nebo organoplechu s integrovanými funkcemi.

Projekt odleh�ené konstrukce MoPaHyb: Výroba sedadlové sko�epiny pro interiér osobních vozidel je p�íkladem hospodárné výroby hybridních kompozitních konstruk�ních díl�.

Sampa: procesní �et�zec pro velkosériovou výrobu

Spole�nost Forel se zabývá designem díl� z r�zných materiál� pro e-vozidla budoucnosti. V rámci této nadnárodní otev�ené platformy pro špi�ková technická �ešení odleh�ených konstrukcí realizovala firma Arburg dva výzkumné projekty spole�n� s Institutem pro odleh�ené konstrukce a plastové technologie (IKL) technické univerzity v Drá��anech.

Ve spole�nosti SamPa se �eší integrální výroba hybridních sendvi�ových díl� velkosériovým kompozitním vst�ikováním �ásticové p�ny. Bylo vyvinuto inovativní oblo�ení dve�í vozidel, v kterém je kombinována m�kká p�na EPP se zast�íknutými konstruk�ními díly. Pro tento zám�r se poda�ilo vytvo�it nový výrobní postup, který umo��uje kombinovat zpracování plast� ve form� �ásticové lehké p�ny EPP se vst�ikováním. Pro ú�ely montá�e byly nap�. do p�nové struktury integrovány vlo�ky z kovu a plastu, které umo��ují p�enést zatí�ení dr�adla p�ímo do hliníkového p�í�ného nosníku dve�í. Krom� toho lze do základního t�lesa z p�ny EPP integrovat elektronické prvky jako displej, mini PC, osv�tlení a kabely.

Projekt odleh�ené konstrukce SamPa: P�i výrob� bo�ních dve�í s hybridní sendvi�ovou strukturou byly �ásti vyrobené z lehké p�ny obst�íknuty termoplastem.

Fupro: nová technologie robotických chapadel pro organoplechy

Postup FDC lze rovn� kombinovat s tzv. "organoplechy" (vláknitá výztu� impregnovaná termoplastem). V rámci kompozitního stavebnicového systému projektu Fupro spole�nosti Forel se polotovary z organoplech� obst�íkávají termoplastem a výsledkem jsou vysoce kvalitní dílce víceslo�kové struktury. Za vyvinutý automatizovaný výrobní proces byla firma Fupro v roce 2019 vyznamenána cenou AVK za inovaci a zlatým ocen�ním Materialica.

Dalším p�íklad potenciálu tohoto �ešení odleh�ené konstrukce pro e-vozidla op�radla pro osobní vozidla je op�radlo pro osobní vozidla. Pro jeho výrobu byl pou�it hydraulický vst�ikovací stroj Allrounder 920 S se vst�ikovací jednotkou pro technologii FDC. Firma Arburg se navíc podílela na realizaci nového chapadla. B�hem projektových prací se toti� ukázalo, �e pro manipulaci, stabilizaci a �asení – tj. trojrozm�rné p�ípravné tvarování – organoplech� je nezbytná speciální technologie chapadla šestiosého robotu. Samotné chapadlo bylo realizováno jako kombinace hliníkových profil� a plastových komponent vyrobených na míru postupem 3D tisku pomocí za�ízení Freeformer.

Projekt odleh�ené konstrukce Fupro: Pro automatizovanou výrobu pilotního projektu „Zádová op�rka“ vyvinula spole�nost Arburg speciální chapadlo pro manipulaci a tvarování "organoplech�" a jejich vkládání do formy.

Shrnutí

Vyztu�ování polymer� vlákny je v automobilové výrob� elementárním postupem pro cílenou modifikaci vlastností odleh�ených konstruk�ních díl�. Základními charakteristikami této technologie je sni�ování náklad� a náhrada kov�. Nahrazování sklem pln�ných technických plast� jako PA polypropylenem vyztu�eným dlouhými sklen�nými vlákny zlepšuje recyklovatelnost a sni�uje spot�ebu energie, a tím i zvyšuje efektivity výroby. Odleh�ené konstrukce tak nabízí vysoký potenciál v oblasti ochrany zdroj� a ob�hového hospodá�ství.