El fabricante ACPT Inc., con sede en California, trabajó con el proveedor de la máquina para establecer una innovadora línea de producción semiautomática equipada con una máquina automática de bobinado de filamentos.#workinprogress #Automatización
Los ejes de transmisión compuestos de fibra de carbono de ACPT se utilizan en una variedad de industrias.Fuente de la foto, todas las imágenes: Roth Composite Machinery
Durante muchos años, el fabricante de material compuesto Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, California, EE. UU.) se ha comprometido a desarrollar y perfeccionar el diseño de su eje de transmisión compuesto de fibra de carbono, material compuesto de fibra de carbono o tubería metálica grande que conecta el Partes delanteras y traseras El sistema de transmisión debajo de la mayoría de los vehículos.Aunque inicialmente se utilizaron en el campo de la automoción, estos componentes multifuncionales también se utilizan ampliamente en aplicaciones marinas, comerciales, de energía eólica, de defensa, aeroespaciales e industriales.A lo largo de los años, ACPT ha visto un aumento constante en la demanda de ejes de transmisión compuestos de fibra de carbono.A medida que la demanda seguía creciendo, ACPT reconoció la necesidad de fabricar una mayor cantidad de ejes de transmisión con mayores eficiencias de fabricación (cientos de los mismos ejes cada semana), lo que condujo a nuevas innovaciones en la automatización y, en última instancia, al establecimiento de nuevas instalaciones.
Según ACPT, el motivo del aumento de la demanda de ejes de transmisión es que los ejes de transmisión de fibra de carbono tienen una combinación única de funciones en comparación con los ejes de transmisión de metal, como una mayor capacidad de torsión, mayores capacidades de RPM, mejor confiabilidad, peso más ligero y tiende a para descomponerse en fibra de carbono relativamente inofensiva bajo un alto impacto y reducir el ruido, la vibración y la aspereza (NVH).
Además, en comparación con los ejes de transmisión de acero tradicionales, se informa que los ejes de transmisión de fibra de carbono en automóviles y camiones pueden aumentar la potencia de las ruedas traseras de los vehículos en más del 5%, principalmente debido a la masa giratoria más liviana de los materiales compuestos.En comparación con el acero, el eje impulsor de fibra de carbono liviano puede absorber más impactos y tener una mayor capacidad de torsión, lo que puede transmitir más potencia del motor a las ruedas sin que las llantas patinen o se separen de la carretera.
Durante muchos años, ACPT ha estado produciendo ejes de transmisión compuestos de fibra de carbono a través del bobinado de filamentos en su planta de California.Para expandirse al nivel requerido, es necesario aumentar la escala de las instalaciones, mejorar el equipo de producción y simplificar el control de procesos y la inspección de calidad al cambiar las responsabilidades de los técnicos humanos a los procesos automatizados tanto como sea posible.Para lograr estos objetivos, ACPT decidió construir una segunda planta de producción y equiparla con un mayor nivel de automatización.
ACPT trabaja con clientes en las industrias automotriz, de defensa, marina e industrial para diseñar ejes de transmisión de acuerdo con sus necesidades.
ACPT estableció esta nueva planta de producción en Schofield, Wisconsin, EE. UU. para minimizar la interrupción de la producción de ejes de transmisión durante el proceso de diseño, construcción, compra e instalación de nuevas fábricas y equipos de producción de un año y medio, de los cuales 10 meses se dedican a la construcción, entrega e instalación de sistemas automáticos de bobinado de filamentos.
Cada paso del proceso de producción del eje de transmisión compuesto se evalúa automáticamente: bobinado de filamento, contenido de resina y control de humectación, curado en horno (incluido el control de tiempo y temperatura), extracción de piezas del mandril y procesamiento entre cada paso Proceso de mandril.Sin embargo, debido a razones presupuestarias y la necesidad de ACPT de un sistema móvil menos permanente para permitir un número limitado de experimentos de I+D si fuera necesario, se negó a utilizar sistemas de automatización de pórticos elevados o de pie como opción.
Después de negociar con múltiples proveedores, la solución final fue un sistema de producción de dos partes: un carrete de filamento automático de dos ejes tipo 1 con múltiples carros de bobinado de Roth Composite Machinery (Stephenburg, Alemania) Sistema de bobinado;Además, no es un sistema automatizado fijo, sino un sistema semiautomático de manejo de husillos diseñado por Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, EE. UU.).
ACPT afirmó que una de las principales ventajas y requisitos del sistema de bobinado de filamentos Roth es su capacidad de automatización comprobada, que está diseñada para permitir que dos husillos produzcan piezas al mismo tiempo.Esto es especialmente importante dado que el eje de transmisión patentado de ACPT requiere múltiples cambios de material.Para cortar, enhebrar y volver a conectar automática y manualmente diferentes fibras cada vez que se cambia el material, la función Roving Cut and Attach (RCA) de Roth permite que la bobinadora cambie automáticamente los materiales a través de sus múltiples carros de fabricación.El baño de resina Roth y la tecnología de estirado de fibra también pueden garantizar una proporción precisa de humectación de fibra a resina sin sobresaturación, lo que permite que la bobinadora funcione más rápido que las bobinadoras tradicionales sin desperdiciar demasiada resina.Una vez completado el bobinado, la bobinadora desconectará automáticamente el mandril y las piezas de la bobinadora.
El propio sistema de bobinado está automatizado, pero aún deja gran parte del procesamiento y movimiento del mandril entre cada paso de fabricación, que antes se hacía manualmente.Esto incluye preparar los mandriles desnudos y conectarlos a la bobinadora, mover el mandril con las partes enrolladas al horno para curar, mover el mandril con las partes curadas y retirar las partes del mandril.Como solución, Globe Machine Manufacturing Co. desarrolló un proceso que involucra una serie de carros diseñados para acomodar el mandril ubicado en el carro.El sistema de rotación del carro se utiliza para posicionar el mandril de modo que pueda moverse hacia adentro y hacia afuera de la bobinadora y extractora, y rotar continuamente mientras las piezas se humedecen con la resina y se curan en el horno.
Estos carros de mandriles se mueven de una estación a otra, asistidos por dos juegos de brazos transportadores montados en el suelo, uno en la bobinadora y el otro en el sistema de extracción integrado, con el mandril. El carro se mueve de manera coordinada y toma el resto eje a cada proceso.El mandril personalizado del carro sujeta y libera automáticamente el husillo, en coordinación con el mandril automático de la máquina Roth.
Conjunto de tanque de resina de precisión de dos ejes Roth.El sistema está diseñado para dos ejes principales de materiales compuestos y se transporta a un carro de bobinado de material dedicado.
Además de este sistema de transferencia de mandril, Globe también ofrece dos hornos de curado.Después del curado y la extracción con mandril, las piezas se transfieren a una máquina cortadora de longitud precisa, seguida de un sistema de control numérico para procesar los extremos de los tubos y luego la limpieza y la aplicación de adhesivo mediante accesorios de presión.Las pruebas de torque, el control de calidad y el seguimiento del producto se completan antes del empaque y envío para los clientes de uso final.
Según ACPT, un aspecto importante del proceso es su capacidad para rastrear y registrar datos como la temperatura de la instalación, el nivel de humedad, la tensión de la fibra, la velocidad de la fibra y la temperatura de la resina para cada grupo de bobinado.Esta información se almacena para los sistemas de inspección de calidad del producto o el seguimiento de la producción, y permite a los operadores ajustar las condiciones de producción cuando sea necesario.
Todo el proceso desarrollado por Globe se describe como "semiautomático" porque aún se requiere que un operador humano presione un botón para iniciar la secuencia del proceso y mover manualmente el carro dentro y fuera del horno.Según ACPT, Globe prevé un mayor grado de automatización para el sistema en el futuro.
El sistema Roth incluye dos husillos y tres carros de bobinado independientes.Cada carro de bobinado está diseñado para el transporte automático de diferentes materiales compuestos.El material compuesto se aplica a ambos husillos al mismo tiempo.
Después del primer año de producción en la nueva planta, ACPT informó que el equipo ha demostrado con éxito que puede lograr sus objetivos de producción mientras ahorra mano de obra y materiales y proporciona productos de alta calidad de manera constante.La empresa espera volver a cooperar con Globe y Roth en futuros proyectos de automatización.
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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Hora de publicación: 07-ago-2021