恩格尔参展JEC World 2019:为大批量生产的复杂复合材料工艺带来最大效率

恩格尔将在JEC World 2019展示广泛的技术:从有机片材和单向带的加工到原位聚合、HP-RTM和采用SMC的流动成型。

凭借丰富的注塑成型经验和自动化专业知识,恩格尔奥地利公司为大批量生产复合材料部件而开发了成本效益高的生产理念。2019年3月12~14日,在法国巴黎举行的JEC World 2019展会中,这家注塑机制造商和系统解决方案提供商(展位:5-Q65)将通过汽车行业的样品,展示广泛的技术:从有机片材和单向带的加工到原位聚合、HP-RTM和采用SMC的流动成型。

恩格尔organomelt工艺用于高产量的汽车部件生产

在恩格尔organomelt工艺中,热塑性纤维复合材料预浸料如有机片材和单向带可以得到成形和功能化,比如,在对一种热塑性基体材料进行热成型后,立即对加强肋或装配组件进行包覆成型,不仅实现了高效的完全自动化的生产,而且还有助于循环经济。“这种一致的热塑性方法,有助于后续对部件的回收。”位于奥地利Schwertberg的恩格尔总部负责复合材料技术的业务开发经理 Christian Wolfsberger从一个方面解释了为什么市场对恩格尔organomelt技术的需求持续增长。在为期3天的展会中,恩格尔将通过样品部件展示这项技术的潜力。在美国,要求很高的结构部件已开始进入批量生产。由于有机片材所占比重高,使得这些部件的重量非常轻且碰撞性能非常好。为实现自动化的大批量生产,恩格尔提供了一台duo 注塑机、几台用于制备大量金属嵌件以及操作有机片材的easix关节机器人,以及一台viper线性机械手和一个恩格尔IR加热炉,以作为一套集成的系统解决方案。

全自动生产单元
恩格尔为生产复合材料部件提供一站式的高度集成的全自动生产单元,用于organomelt技术的系统包括一台duo注塑机、一台viper线性机械手和一台easix关节机器人,以及一个IR加热炉、传送带和其他操作装置

恩格尔organomelt技术适用于有机片材以及采用热塑性基体材料浸渍的单向玻璃纤维和(或)碳纤维增强带材。“带材能够增强部件中的局部区域,使其更有针对性地适应具体的载荷。”Wolfsberger说道,“未来,我们能够将不同厚度的带材以及将有机片材和带材组合在一起,以最大程度地发挥轻量化设计的潜力。”

为提高效率,可以在注塑成型周期内在线铺放和固结纤维叠层,为此,恩格尔提供一站式的完全集成的系统解决方案。除成型设备、机械手和IR加热炉外,拾取-放置带叠层单元也得到了应用,它采用了恩格尔内部开发的光学图像处理技术。与位于奥地利Gurten 的合作伙伴Fill公司一起,恩格尔最近还纳入了一种可用于不同壁厚纤维叠层的固结单元,从而扩展了其产品组合。

采用高分辨率的摄像技术
恩格尔开发的带叠层单元采用高分辨率的摄像技术,可用带坯料生产出精确的叠层

提高解决方案的生产效率
用于加工单向带材的新的固结单元可以轻松地集成到整个工艺流程中,从而极大地提高了订制带解决方案的生产效率

在一次注射中完成原位聚合和注塑成型

将ε-己内酰胺原位聚合成为纤维增强复合材料支撑结构,以及在注塑成型过程中实现功能化,这是恩格尔与系统合作伙伴一起开发的另一种热塑性复合材料技术。在恩格尔v-duo立式注塑机中,反应与注塑成型过程同时进行。凭借熔融的ε-己内酰胺的低黏度,预制的干增强织物可以得到很好的浸润,从而在聚合成为PA6时,能够实现高度弹性的粘接。在模具的第二型腔中,加强肋和纤维增强PA6制成的轮廓可以通过包覆成型而实现功能化。恩格尔是市场上第一家有能力在原位聚合中按需熔化和加工这种固体单体的供应商,这样做的好处是,极大地降低了热负荷,从而可以获得更高的产品质量。

“我们特别为纤维增强复合材料的应用而开发了v-duo系列注塑机,它既可以配有也可以不配有注射单元。”Christian Wolfsberger介绍说,“它的一大特点是设计非常紧凑。”低的操作高度方便了手动操作,同时,v-duo确保了这一高效的自动化解决方案的实现,从而加快了新开发加工方法的工业化进程。

机器系列

凭借v-duo机器,恩格尔已开发了专用于纤维增强复合材料应用的机器系列

HP-RTM 和SMC:为热固性系统带来更高的效率

在JEC World 2019中,恩格尔将通过两个轻量化的热固性样品,来证明即使是久负盛名的技术,其生产效率仍然可以得到提高。其展台的一大主题是奥迪A8的CRP 后面板,这些拥有复杂碳纤维结构且局部得到增强的大型部件,由位于德国Garching的Voith 公司在一台恩格尔v-duo 1700机器上采用完全自动化的HP-RTM工艺制成。

恩格尔还将展示SMC制成的齿轮架。在一个开发项目中,恩格尔与位于奥地利林茨的约翰内斯开普勒大学聚合物产品工程研究所(简称“IPPE”)以及赫氏公司(美国康涅狄格州斯坦福)和Alpex公司(奥地利Mils)合作,为生产这些高应力动态汽车部件开发了一种新的基于流动成型的生产工艺。最初采用的材料是一种扁平的碳纤维预浸料,它拥有50mm 的纤维长度,采用环氧树脂作为基体。对第一批部件的分析表明,与原来的铝部件相比,重量显著降低,部件性能明显改善。

从精致的外观和外表皮部件,到功能集成的结构部件,采用SMC的流动成型技术适用于广泛的纤维增强复合材料部件。在短循环周期内,可以实现复杂的几何结构和可喷涂的表面质量。强大的测量控制技术、灵活的模压成型工艺以及整合的并行控制,使得恩格尔v-duo机器注定适合加工SMC。加工参数可以根据部件要求而得到特殊调整,从而获得更高的部件质量。

所有面向未来的技术一目了然

从热塑性预浸料和热固性模塑料的加工到反应技术,恩格尔的轻量化结构专家涉足广泛的开发领域。作为一家拥有丰富自动化和系统解决方案专业经验的注塑机制造商,恩格尔为实现FRP部件的大批量成功、经济制造而提供重要的要素。因此,该公司已于2012年建立了其自有的跨学科开发中心,用于开发新的复合材料加工技术。与其客户及来自行业和大学的合作伙伴一起,恩格尔的复合材料技术中心已在过去几年为全球轻量化结构行业设立了几大里程碑。

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