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汽车复合材料预成型走向工业化

浏览: 时间:2021-08-04

  在下降 复合资料部件的出产本钱、缩短出产节拍的竞赛中,主动化技能已成功地将裁切、成型和加工转变成更适合工业化出产的工艺流程。

  但是,就在不久前,为成型三维部件而制备增强资料的预成型出产过程,似乎依然是一个出产瓶颈:这是一个复杂、过程较多且通常为人工操作的加工过程。
  最近3年来,能够完成主动化预成型的新式技能已越来越多,得益于机器人技能与主动化的带铺放(ATL)或主动化的纤维铺放(AFP)技能的结合,这些技能最终走向成熟,并完成了商业化应用。
  2015年,为航空航天工业供给专用出产系统的德国Broetje Automation公司推出了其STAXX Compact 1700主动化AFP工作单元,用于出产近净形状的预成型件。
  “当咱们开始开发时,已有许多公司重点在为航空航天工业开发主动化的纤维铺放技能。”Broetje Automation的子公司——德国BA复合资料有限公司的副总裁 Matthias Meyer博士介绍说,“所以,咱们将开发的重点放在了轿车和工业领域,一起还注重采用低本钱的资料—— 碳纤维预浸丝(towpreg)。”
  这也促进该单元被规划成为一种封闭的、能够主动调节温度的加工单元,它拥有3m(宽)× 6.5m (长)× 3m (高)的紧凑尺度,因而能够在几乎任何工厂中快速投入出产。
  对碳纤维预浸丝(towpreg)的界说是:采用典型的环氧树脂基体浸渍的碳纤维粗纱,并指出,STAXX还能够加工适用于后续液体成型的粘结剂干纤维,或者加工一种热塑性的资料。它们在预成型后,能够经过简单的热成型变成最终的部件。
  还能够加工切开好的窄条预浸带,由于它能去除背衬膜,但它的运用一起也增加了本钱,由于需要后预浸分切操作。
  配有:两个料卷盒,每一个可包容16卷碳纤维预浸丝(towpreg);一个AFP头,它配有一个紧凑的夹紧/切开/再启动装置;一个转台。
  供给40m/min的资料进给速度,铺层速度是30kg/h,台板尺度(部件的铺层面积)是1525mm×900mm。相比50%的废品率,它还能够完成不到5%的废品率。
  转台和对铺层坯料的构建看起来类似于德国迪芬巴赫的Fiberforge RELAY Station。但Meyer宣称,迪芬巴赫的RELAY采用的是带有超声波点焊的主动铺带(ATL)技能,而不是连续压实的AFP,并且STAXX的转台还能够在Z轴方向运转500mm,这使得集成三明治芯材和专用嵌件成为可能。
  “正因如此,咱们采用了一种零点夹紧系统。”Meyer弥补道,“无论是人工操作,仍是经过机器人完成主动化的十取-铺放,你能够将台板取出来,非常精确地将嵌件装到其上,然后以不到0.1mm的公役把它放回单元中。”
  他表明,关于AFP而言,尽管这是新的做法,但这种做法在金属切削职业中早已成为一种标准,因而,大部分的CNC控制被规划到了STAXX之中。比如,STAXX有两个台板,当向一个台板摆放部件时,另一个台板一起在完成铺层操作,由此而最大程度地增加了产出。
  还表明,一个很大的优势是,它为纤维取向带来了规划自由度。“STAXX能够按0°~180°之间的任何角度铺放纤维,按0.01°递增。”
  到目前为止,STAXX示范出产的部件有轿车的通道、地板和B柱。“咱们现已证明,咱们能够用单独一台机器,每年出产10万个用于豪华轿车的B柱。咱们还制造航空部件,如肋、夹板和支架等,以及工业部件。”


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