ความต้องการเพลาขับคอมโพสิตที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การผลิตแบบอัตโนมัติ |โลกวัสดุคอมโพสิต

ACPT Inc. ผู้ผลิตในแคลิฟอร์เนียทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์เครื่องนี้เพื่อสร้างสายการผลิตกึ่งอัตโนมัติที่เป็นนวัตกรรมใหม่พร้อมกับเครื่องม้วนไส้หลอดอัตโนมัติ#กำลังดำเนินการ #ระบบอัตโนมัติ
เพลาขับคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ของ ACPT ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆแหล่งที่มาของรูปภาพ, ภาพทั้งหมด: Roth Composite Machinery
เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ผู้ผลิตวัสดุคอมโพสิต Advanced Composites Products & Technology Inc. (ฮันติงตันบีช ACPT, แคลิฟอร์เนีย, สหรัฐอเมริกา) มุ่งมั่นที่จะพัฒนาและปรับปรุงการออกแบบคาร์บอนไฟเบอร์คอมโพสิตไดรฟ์เพลา- วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์หรือท่อโลหะขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อ ส่วนหน้าและส่วนหลัง ระบบขับเคลื่อนใต้ท้องรถส่วนใหญ่แม้ว่าในขั้นต้นจะใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ แต่ส่วนประกอบมัลติฟังก์ชั่นเหล่านี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานทางทะเล เชิงพาณิชย์ พลังงานลม การป้องกันประเทศ การบินและอวกาศ และอุตสาหกรรมในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ACPT ได้เห็นความต้องการเพลาขับคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ACPT ตระหนักดีถึงความจำเป็นในการผลิตเพลาขับจำนวนมากขึ้นพร้อมประสิทธิภาพการผลิตที่สูงขึ้น—เพลาเดียวกันหลายร้อยตัวทุกสัปดาห์—ซึ่งนำไปสู่นวัตกรรมใหม่ในระบบอัตโนมัติและการจัดตั้งโรงงานใหม่ในที่สุด
จากข้อมูลของ ACPT สาเหตุของความต้องการเพลาขับที่เพิ่มขึ้นก็คือ เพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์มีการผสมผสานฟังก์ชั่นที่เป็นเอกลักษณ์เมื่อเทียบกับเพลาขับที่เป็นโลหะ เช่น ความจุแรงบิดที่สูงขึ้น ความสามารถรอบต่อนาทีที่สูงขึ้น ความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น น้ำหนักเบากว่า และมีแนวโน้ม เพื่อย่อยสลายเป็นเส้นใยคาร์บอนที่ค่อนข้างไม่เป็นอันตรายภายใต้แรงกระแทกสูง และลดเสียง การสั่นสะเทือน และความหยาบ (NVH)
นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับเพลาขับแบบเหล็กทั่วไป มีรายงานว่าเพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์ในรถยนต์และรถบรรทุกสามารถเพิ่มแรงม้าของล้อหลังของยานพาหนะได้มากกว่า 5% สาเหตุหลักมาจากวัสดุคอมโพสิตที่มีน้ำหนักเบาในการหมุนเมื่อเทียบกับเหล็กกล้า เพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์น้ำหนักเบาสามารถดูดซับแรงกระแทกได้มากกว่าและมีกำลังแรงบิดที่สูงกว่า ซึ่งสามารถส่งกำลังเครื่องยนต์ไปยังล้อได้มากขึ้นโดยไม่ทำให้ยางลื่นหรือแยกออกจากถนน
เป็นเวลาหลายปีที่ ACPT ผลิตเพลาขับคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ผ่านการพันไส้ที่โรงงานในแคลิฟอร์เนียเพื่อที่จะขยายไปสู่ระดับที่ต้องการ จำเป็นต้องเพิ่มขนาดของสิ่งอำนวยความสะดวก ปรับปรุงอุปกรณ์การผลิต และทำให้การควบคุมกระบวนการและการตรวจสอบคุณภาพง่ายขึ้น โดยเปลี่ยนความรับผิดชอบจากช่างเทคนิคที่เป็นมนุษย์ไปเป็นกระบวนการอัตโนมัติให้มากที่สุดเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ ACPT ตัดสินใจสร้างโรงงานผลิตแห่งที่สองและติดตั้งระบบอัตโนมัติในระดับที่สูงขึ้น
ACPT ทำงานร่วมกับลูกค้าในอุตสาหกรรมยานยนต์ การป้องกันประเทศ ทางทะเล และอุตสาหกรรม เพื่อออกแบบเพลาขับตามความต้องการของลูกค้า
ACPT ได้จัดตั้งโรงงานผลิตแห่งใหม่ในเมือง Schofield รัฐวิสคอนซิน ประเทศสหรัฐอเมริกา เพื่อลดการหยุดชะงักของการผลิตเพลาขับในระหว่างกระบวนการ 1.5 ปีของการออกแบบ ก่อสร้าง จัดซื้อ และติดตั้งโรงงานและอุปกรณ์การผลิตใหม่ ซึ่งใช้เวลา 10 เดือนในการก่อสร้าง จัดส่งและติดตั้งระบบม้วนไส้หลอดอัตโนมัติ
แต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิตเพลาขับคอมโพสิตจะได้รับการประเมินโดยอัตโนมัติ: การพันไส้หลอด ปริมาณเรซินและการควบคุมการทำให้เปียก การอบในเตาอบ (รวมถึงการควบคุมเวลาและอุณหภูมิ) การนำชิ้นส่วนออกจากแกนหมุน และการประมวลผลระหว่างกระบวนการแกนหมุนแต่ละขั้นตอนอย่างไรก็ตาม เนื่องจากเหตุผลด้านงบประมาณและความจำเป็นของ ACPT สำหรับระบบเคลื่อนที่ที่ถาวรน้อยกว่าเพื่ออนุญาตให้มีการทดลอง R&D ในจำนวนที่จำกัด หากจำเป็น ระบบจึงปฏิเสธที่จะใช้ระบบอัตโนมัติแบบตั้งพื้นหรือแบบตั้งพื้นเป็นตัวเลือก
หลังจากเจรจากับซัพพลายเออร์หลายราย ทางออกสุดท้ายคือระบบการผลิตสองส่วน: ม้วนไส้หลอดอัตโนมัติแบบ 2 แกนแบบที่ 1 พร้อมเกวียนม้วนหลายอันจาก Roth Composite Machinery (สตีเฟนเบิร์ก เยอรมนี) ระบบการม้วน;นอกจากนี้ มันไม่ใช่ระบบอัตโนมัติคงที่ แต่เป็นระบบจัดการแกนหมุนกึ่งอัตโนมัติที่ออกแบบโดย Globe Machine Manufacturing Co. (ทาโคมา วอชิงตัน สหรัฐอเมริกา)
ACPT ระบุว่าหนึ่งในข้อดีและข้อกำหนดหลักของระบบม้วนไส้ Roth คือความสามารถในการทำงานอัตโนมัติที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แกนหมุนสองตัวผลิตชิ้นส่วนได้ในเวลาเดียวกันนี่เป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเพลาขับที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ ACPT ต้องการการเปลี่ยนแปลงวัสดุหลายอย่างในการตัด ร้อยด้าย และเชื่อมต่อเส้นใยต่างๆ โดยอัตโนมัติและด้วยตนเองทุกครั้งที่เปลี่ยนวัสดุ ฟังก์ชัน Roving Cut and Attach (RCA) ของ Roth จะทำให้เครื่องม้วนเปลี่ยนวัสดุโดยอัตโนมัติผ่านรถเข็นสำหรับการผลิตหลายแบบเทคโนโลยีการอาบน้ำเรซิน Roth และการสร้างเส้นใยยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงอัตราส่วนการเปียกของเส้นใยต่อเรซินที่แม่นยำโดยไม่อิ่มตัว ทำให้ม้วนหมุนได้เร็วกว่าเครื่องม้วนแบบเดิมโดยไม่สิ้นเปลืองเรซินมากเกินไปหลังจากที่ม้วนเสร็จแล้ว เครื่องม้วนจะตัดการเชื่อมต่อแกนหมุนและชิ้นส่วนต่างๆ ออกจากเครื่องม้วนโดยอัตโนมัติ
ระบบไขลานเป็นไปโดยอัตโนมัติ แต่ยังคงเหลือส่วนใหญ่ของการประมวลผลและการเคลื่อนไหวของแมนเดรลระหว่างแต่ละขั้นตอนการผลิต ซึ่งก่อนหน้านี้ทำด้วยตนเองซึ่งรวมถึงการเตรียมแมนเดรลเปล่าและการต่อเข้ากับเครื่องม้วน การเคลื่อนย้ายแมนเดรลที่มีส่วนที่มีบาดแผลไปยังเตาอบเพื่อการบ่ม การเคลื่อนย้ายแมนเดรลด้วยส่วนที่บ่มแล้ว และการนำชิ้นส่วนออกจากแกนหมุนเพื่อเป็นการแก้ปัญหา บริษัท Globe Machine Manufacturing Co. ได้พัฒนากระบวนการที่เกี่ยวข้องกับชุดรถเข็นที่ออกแบบมาเพื่อรองรับแกนหมุนที่อยู่บนรถเข็นระบบการหมุนในรถเข็นใช้เพื่อจัดตำแหน่งแมนเดรลเพื่อให้สามารถเคลื่อนย้ายเข้าและออกจากเครื่องม้วนและตัวแยก และหมุนอย่างต่อเนื่องในขณะที่ชิ้นส่วนต่างๆ เปียกด้วยเรซินและบ่มในเตาอบ
รถลากแมนเดรลเหล่านี้ถูกย้ายจากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง โดยใช้แขนลำเลียงแบบติดตั้งบนพื้นสองชุด — ชุดหนึ่งอยู่บนตัวม้วนและอีกชุดหนึ่งอยู่ในระบบสกัดแบบบูรณาการ — ด้วยแกนหมุน รถเข็นเคลื่อนที่ในลักษณะที่ประสานกันและดำเนินการ แกนที่เหลือของแต่ละกระบวนการหัวจับแบบกำหนดเองบนรถเข็นจะยึดและปล่อยแกนหมุนโดยอัตโนมัติ โดยประสานกับหัวจับอัตโนมัติบนเครื่อง Roth
Roth การประกอบถังเรซินที่มีความแม่นยำสองแกนระบบได้รับการออกแบบสำหรับเพลาหลักสองอันของวัสดุคอมโพสิตและขนส่งไปยังรถม้วนวัสดุเฉพาะ
นอกจากระบบถ่ายโอนแมนเดรลนี้แล้ว Globe ยังมีเตาอบสำหรับบ่มอีกสองเตาอบหลังจากการบ่มและการแยกด้วยแมนเดรล ชิ้นส่วนจะถูกโอนไปยังเครื่องตัดความยาวที่แม่นยำ ตามด้วยระบบควบคุมเชิงตัวเลขสำหรับการประมวลผลปลายท่อ จากนั้นทำความสะอาดและทากาวโดยใช้ข้อต่อแบบกดการทดสอบแรงบิด การประกันคุณภาพ และการติดตามผลิตภัณฑ์จะเสร็จสิ้นก่อนบรรจุภัณฑ์และการจัดส่งสำหรับลูกค้าปลายทาง
จากข้อมูลของ ACPT สิ่งสำคัญของกระบวนการคือความสามารถในการติดตามและบันทึกข้อมูล เช่น อุณหภูมิของโรงงาน ระดับความชื้น ความตึงของเส้นใย ความเร็วของเส้นใย และอุณหภูมิเรซินสำหรับขดลวดแต่ละกลุ่มข้อมูลนี้จะถูกเก็บไว้สำหรับระบบตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์หรือการติดตามการผลิต และช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับสภาพการผลิตได้เมื่อจำเป็น
กระบวนการทั้งหมดที่พัฒนาโดย Globe ได้รับการอธิบายว่าเป็นแบบ "กึ่งอัตโนมัติ" เนื่องจากมนุษย์ยังคงต้องกดปุ่มเพื่อเริ่มลำดับขั้นตอนและย้ายรถเข็นเข้าและออกจากเตาอบด้วยตนเองจากข้อมูลของ ACPT Globe คาดการณ์ว่าระบบอัตโนมัติในระดับที่สูงขึ้นในอนาคต
ระบบ Roth ประกอบด้วยแกนหมุนสองแกนและรถไขลานอิสระสามคันลูกล้อหมุนแต่ละคันได้รับการออกแบบสำหรับการลำเลียงวัสดุคอมโพสิตที่แตกต่างกันโดยอัตโนมัติวัสดุคอมโพสิตถูกนำไปใช้กับแกนหมุนทั้งสองพร้อมกัน
หลังจากปีแรกของการผลิตที่โรงงานแห่งใหม่ ACPT รายงานว่าอุปกรณ์ดังกล่าวได้แสดงให้เห็นเรียบร้อยแล้วว่าสามารถบรรลุเป้าหมายการผลิตในขณะที่ประหยัดแรงงานและวัสดุ และจัดหาผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงอย่างสม่ำเสมอบริษัทหวังว่าจะร่วมมือกับ Globe และ Roth อีกครั้งในโครงการระบบอัตโนมัติในอนาคต
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).
หลังจากกว่า 30 ปีของการพัฒนา การบูรณาการในแหล่งกำเนิดกำลังจะบรรลุตามคำมั่นสัญญาว่าจะกำจัดตัวยึดและหม้อนึ่งความดัน และทำให้ร่างกายมัลติฟังก์ชั่นแบบบูรณาการเป็นจริง
ปริมาณหน่วยที่สูงและความต้องการน้ำหนักเบาของกล่องแบตเตอรี่รถบัสไฟฟ้าได้ส่งเสริมการพัฒนาระบบอีพอกซีเรซินเฉพาะของ TRB Lightweight Structures และสายการผลิตคอมโพสิตอัตโนมัติ
ผู้บุกเบิกการประมวลผลแบบไม่ใช้หม้อนึ่งความดันในการใช้งานด้านอวกาศและอวกาศได้ตอบคำถามที่มีคุณสมบัติครบถ้วนแต่กระตือรือร้น: ใช่!