ביקוש מוגבר עבור פירי הנעה מרוכבים מוביל לייצור אוטומטי | עולם חומרים מרוכבים

היצרנית ACPT Inc. מקליפורניה עבדה עם ספק המכונות כדי להקים קו ייצור חצי אוטומטי חדשני המצויד במכונת פיתול נימה אוטומטית. #עבודה בהתקדמות #אוטומציה
פירי ההינע המרוכבים של סיבי פחמן של ACPT משמשים במגוון תעשיות. מקור תמונה, כל התמונות: Roth Composite Machinery
במשך שנים רבות, יצרנית החומרים המרוכבים Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, קליפורניה, ארה"ב) מחויבת לפתח ולשכלל את העיצוב של חומר מרוכב ציר הינע סיבי פחמן או צינור מתכת גדול המחבר את חלקים קדמיים ואחוריים מערכת ההנעה מתחת לרוב כלי הרכב. אף על פי ששימשו בתחילה בתחום הרכב, רכיבים רב-תכליתיים אלה נמצאים בשימוש נרחב גם ביישומים ימיים, מסחריים, אנרגיית רוח, הגנה, תעופה וחלל ותעשייתיים. במהלך השנים, ACPT ראתה עלייה מתמדת בביקוש לצירי הנעה מרוכבים מסיבי פחמן. ככל שהביקוש המשיך לגדול, ACPT זיהתה את הצורך לייצר מספר גדול יותר של פירי הנעה עם יעילות ייצור גבוהה יותר - מאות מאותם פירים מדי שבוע - מה שהוביל לחידושים חדשים באוטומציה ובסופו של דבר, להקמת מתקנים חדשים.
לפי ACPT, הסיבה לביקוש המוגבר לצירי הנעה היא שלפירי הנעה מסיבי פחמן יש שילוב ייחודי של פונקציות בהשוואה לצירי הנעה מתכתיים, כגון קיבולת מומנט גבוהה יותר, יכולות סל"ד גבוהות יותר, אמינות טובה יותר, משקל קל יותר, ו-It נוטה. להתפרק לסיבי פחמן לא מזיקים יחסית בהשפעה גבוהה ולהפחית רעש, רעידות וחספוס (NVH).
בנוסף, בהשוואה לצירי הנעה מסורתיים מפלדה, מדווח שפירי הנעה מסיבי פחמן במכוניות ומשאיות יכולים להגדיל את כוח הסוס של הגלגלים האחוריים של כלי רכב ביותר מ-5%, בעיקר בשל המסה המסתובבת הקלה יותר של חומרים מרוכבים. בהשוואה לפלדה, גל ההנעה קל משקל של סיבי פחמן יכול לספוג יותר פגיעה ובעל קיבולת מומנט גבוהה יותר, מה שיכול להעביר יותר כוח מנוע לגלגלים מבלי לגרום לצמיגים להחליק או להיפרד מהכביש.
במשך שנים רבות, ACPT מייצרת פירי הנעה מרוכבים מסיבי פחמן באמצעות פיתול נימה במפעל שלה בקליפורניה. על מנת להתרחב לרמה הנדרשת, יש צורך להגדיל את היקף המתקנים, לשפר את ציוד הייצור ולפשט את בקרת התהליך ובדיקת האיכות על ידי העברת אחריות מטכנאים אנושיים לתהליכים אוטומטיים ככל שניתן. על מנת להשיג מטרות אלו, החליטה ACPT לבנות מתקן ייצור שני ולצייד אותו ברמת אוטומציה גבוהה יותר.
ACPT עובדת עם לקוחות בתעשיות הרכב, הביטחוניות, הימיות והתעשייתיות כדי לתכנן את גלי הינע בהתאם לצרכיהם.
ACPT הקימה מתקן ייצור חדש זה ב-Schofield, ויסקונסין, ארה"ב כדי למזער את ההפסקה בייצור גל ההינע במהלך 1.5 שנה של תכנון, בנייה, רכישה והתקנה של מפעלים וציוד ייצור חדשים, מתוכם 10 חודשים מוקדשים לבנייה, אספקה ​​והתקנה של מערכות פיתול נימה אוטומטיות.
כל שלב בתהליך ייצור גל ההנעה המרוכב מוערך באופן אוטומטי: פיתול נימה, תכולת שרף ובקרת הרטבה, אשפרה בתנור (כולל בקרת זמן וטמפרטורה), הסרת חלקים מהציר, ועיבוד בין כל שלב בתהליך הציר. עם זאת, בשל סיבות תקציביות והצורך של ACPT במערכת ניידת פחות קבועה כדי לאפשר מספר מוגבל של ניסויי מו"פ במידת הצורך, היא סירבה להשתמש במערכות אוטומציה של גגונים מעל ראש או רצפתי כאופציה.
לאחר משא ומתן עם מספר ספקים, הפתרון הסופי היה מערכת ייצור דו-חלקית: סליל נימה אוטומטי מסוג 1 דו-צירי עם מספר עגלות מתפתלות מ-Roth Composite Machinery (Stephenburg, גרמניה) מערכת ליפוף; יתרה מכך, זו אינה מערכת אוטומטית קבועה, אלא מערכת טיפול בציר למחצה אוטומטית שתוכננה על ידי חברת Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, וושינגטון, ארה"ב).
ACPT קבע כי אחד היתרונות והדרישות העיקריות של מערכת פיתול נימה של Roth היא יכולת האוטומציה המוכחת שלה, שנועדה לאפשר לשני צירים לייצר חלקים בו זמנית. זה חשוב במיוחד בהתחשב בכך שציר ההינע הקנייני של ACPT דורש שינויים מהותיים מרובים. על מנת לחתוך, להשחיל ולחבר מחדש סיבים שונים באופן אוטומטי וידני בכל פעם שהחומר משתנה, פונקציית Roving Cut and Attach (RCA) של רוט מאפשרת למכונת המתפתל להחליף חומרים באופן אוטומטי דרך עגלות הייצור המרובות שלה. טכנולוגיית אמבט שרף רוט ושרטוט סיבים יכולה גם להבטיח יחס הרטבה מדויק של סיבים לשרף ללא רוויה יתר, מה שמאפשר למפתל לפעול מהר יותר מאשר מפותלים מסורתיים מבלי לבזבז יותר מדי שרף. לאחר השלמת הליפוף, מכונת הליפוף תנתק אוטומטית את הציר והחלקים ממכונת הליפוף.
מערכת הליפוף עצמה היא אוטומטית, אך עדיין משאירה חלק גדול מהעיבוד והתנועה של המדרל בין כל שלב ייצור, שנעשה בעבר באופן ידני. זה כולל הכנת הציר החשוף וחיבורם למכונת הליפוף, העברת הציר עם החלקים הפתולים לתנור לאשפרה, הזזת הציר עם החלקים המתרפאים והוצאת החלקים מהדנד. כפתרון, חברת Globe Machine Manufacturing Co. פיתחה תהליך הכולל סדרה של עגלות שנועדו להכיל את המדרל הממוקם על העגלה. מערכת הסיבוב בעגלה משמשת למיקומו של המדרל כך שניתן להזיז אותו פנימה והחוצה מהמלבש והמחלץ, ולהסתובב ברציפות בזמן שהחלקים נרטבים בשרף ומתרפאים בתנור.
עגלות מנוע אלה מועברות מתחנה אחת לאחרת, בסיוע שני סטים של זרועות מסוע מותקנות על הקרקע - סט אחד על הקוילר והשני מוגדר במערכת החילוץ המשולבת - עם המדרל העגלה נעה בצורה מתואמת, ולוקחת ציר המנוחה לכל תהליך. הצ'אק המותאם אישית על העגלה מהדק ומשחרר את הציר באופן אוטומטי, בתיאום עם הצ'אק האוטומטי במכונת רוט.
מכלול מיכל שרף דיוק דו-צירי של רוט. המערכת מיועדת לשני פירים עיקריים של חומרים מרוכבים ומועברת למכונית מתפתלת חומר ייעודית.
בנוסף למערכת העברת מדרלים זו, גלוב מספקת גם שני תנורי אשפרה. לאחר אשפרה ומיצוי ציר, החלקים מועברים למכונת חיתוך באורך מדויק, ולאחר מכן מערכת בקרה מספרית לעיבוד קצוות הצינור, ולאחר מכן ניקוי ויישום דבק באמצעות אביזרי לחץ. בדיקות מומנט, הבטחת איכות ומעקב אחר מוצרים מושלמים לפני האריזה והמשלוח ללקוחות קצה.
לפי ACPT, היבט חשוב בתהליך הוא היכולת שלו לעקוב ולתעד נתונים כגון טמפרטורת מתקן, רמת לחות, מתח סיבים, מהירות סיבים וטמפרטורת שרף עבור כל קבוצת מתפתלים. מידע זה נשמר עבור מערכות בדיקת איכות המוצר או מעקב ייצור, ומאפשר למפעילים להתאים את תנאי הייצור בעת הצורך.
כל התהליך שפיתח גלוב מתואר כ"חצי אוטומטי" מכיוון שמפעיל אנושי עדיין נדרש ללחוץ על כפתור כדי להתחיל את רצף התהליך ולהזיז ידנית את העגלה פנימה והחוצה מהתנור. לפי ACPT, גלוב צופה מידה גבוהה יותר של אוטומציה עבור המערכת בעתיד.
מערכת רוט כוללת שני צירים ושלוש מכוניות מפותלות עצמאיות. כל עגלה מתפתלת מיועדת לשינוע אוטומטי של חומרים מרוכבים שונים. החומר המרוכב מוחל על שני הצירים בו זמנית.
לאחר שנת הייצור הראשונה במפעל החדש, ACPT דיווחה שהציוד הוכיח בהצלחה שהוא יכול להשיג את יעדי הייצור שלו תוך חיסכון בעבודה ובחומרים ומתן מוצרים באיכות גבוהה באופן עקבי. החברה מקווה לשתף פעולה שוב עם גלוב ורוט בפרויקטי אוטומציה עתידיים.
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).
לאחר יותר מ-30 שנות פיתוח, אינטגרציה במקום עומדת למלא את הבטחתה לבטל מחברים ואוטוקלבים, ולממש גוף רב תכליתי משולב.
נפח היחידה הגבוה והמשקל הנמוך של מארזי סוללות אוטובוס חשמליים קידמו את הפיתוח של מערכות שרף אפוקסי ייעודיות של TRB Lightweight Structures וקווי ייצור מרוכבים אוטומטיים.
חלוץ העיבוד הלא-חיטוי ביישומי תעופה וחלל ענה תשובה מוסמכת אך נלהבת: כן!