ENGEL 攜量產(chǎn)化輕質(zhì)結(jié)構(gòu)技術(shù)亮相 Chinaplas 2018 國際橡塑展高效復(fù)合材料加工的集成解決方案

電動汽車在中國蓬勃發(fā)展，伴隨而來的是創(chuàng)新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)技術(shù)。在 2018年4 月 24—27 日的上海 Chinaplas 2018 國際橡塑展上，ENGEL 通過自己的專家角首次在中國展示其復(fù)合材料技術(shù)。這家總部位于奧地利的注塑機制造商和系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商從單一來源提供量身定制的制造單元，用以高效和高性價比地批量生產(chǎn)纖維復(fù)合材料部件。

憑借其創(chuàng)建于 2012 年的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料技術(shù)中心，ENGEL 在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)方面成為國際汽車行業(yè)的首選合作伙伴之一。在這里，ENGEL 與其他企業(yè)和大學(xué)一起，共同開發(fā)用于批量生產(chǎn)纖維增強復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)高性價比的新型工藝。ENGEL 多年的注塑工藝經(jīng)驗和高自動化能力是兩個關(guān)鍵的成功因素。ENGEL 已與其合作伙伴共同筑起了幾座在國際上具有重要意義的里程碑。

一些新工藝目前已達到量產(chǎn)成熟度，并且在越來越多的在客戶項目中得以實現(xiàn)。為了更好地滿足日益增長的需求，這家注塑機制造商在去年秋天創(chuàng)立了 ENGEL 復(fù)合材料系統(tǒng)，負責復(fù)合材料設(shè)備的項目規(guī)劃和項目管理。輕質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料技術(shù)中心現(xiàn)在得以更加專注于研究和開發(fā)。

“通過新型結(jié)構(gòu)，我們能夠確保未來涵蓋廣泛的技術(shù)范疇，”ENGEL 復(fù)合材料系統(tǒng)負責人 Matthias Mayr 強調(diào)。

與ENGEL合作，即使在有多個公司參與工藝技術(shù)開發(fā)的情況下，復(fù)合材料部件制造商也會有一個從項目開始到售后的中心聯(lián)絡(luò)點。“我們從單一來源提供交鑰匙解決方案，并支持客戶根據(jù)其個性化需求調(diào)整技術(shù)，”奧地利 ENGEL 復(fù)合材料技術(shù)業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 Christian Wolfsberger 說?！皩蛻舳裕@大大簡化了項目管理。在上海駐地，ENGEL 最近進一步強化了其應(yīng)用技術(shù)和自動化中心的人員配置。因而在亞洲，我們擁有處理復(fù)雜復(fù)合材料項目的資源和專業(yè)知識。”Christian Wolfsberger 與恩格爾機械 (上海) 有限公司的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)專家一起在 Chinaplas 國際橡塑展上和展會參觀者進行了討論。

汽車、電子和技術(shù)注塑領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)

在復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，ENGEL 研究所有面向未來的技術(shù)，從 HP-RTM 和 SMC、半成品熱塑性復(fù)合材料加工(如熱塑性織物及膠帶)到反應(yīng)性技術(shù)，如原位聚合反應(yīng) (T-RTM)。在四天展會期間，ENGEL 專家通過樣品和視頻展示創(chuàng)新技術(shù)和當前項目。 例如，新的工藝方法不僅為汽車行業(yè)開辟了新的機遇，而且也為電子行業(yè)和技術(shù)注塑等領(lǐng)域的應(yīng)用開創(chuàng)了嶄新的契機。

organomelt 在汽車行業(yè)的量產(chǎn)

organomelt 是一個全自動化工藝的名稱， 用于加工熱塑性連續(xù)纖維增強半成品， 即所謂的有機板材，該工藝于 Chinaplas 2018 國際橡塑展迎來在汽車行業(yè)的量產(chǎn)。2017 年，ENGEL 為兩家知名零部件供應(yīng)商提供了集成制造單元。 對汽車制造商而言， 熱塑性基體材料是該項技術(shù)的主要引人注目之處。一方面，熱塑性方法能夠在同一工作步驟中實現(xiàn)注塑模具內(nèi)關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)的功能性粘合，另一方面，它簡化了回收方案的開發(fā)，以便在組件使用周期結(jié)束時使其返回物質(zhì)循環(huán)。

通過 organomelt 生產(chǎn)的纖維復(fù)合材料部件， 即使在安全相關(guān)領(lǐng)域也能夠替代鋼材。 剎車板就是其中一個例子。在 Chinaplas 國際橡塑展期間，ENGEL 借助平板電腦外殼來展示即使在超薄壁技術(shù)中也能達到很高的穩(wěn)定性。開發(fā)合作伙伴 ENGEL、Bond-Laminates(德國 Brilon)和 Leonhard Kurz(德國 Fürth)成功實現(xiàn)了僅 0.6 mm 的壁厚， 并將這種超薄壁技術(shù)與最高生產(chǎn)效率相結(jié)合。 為了在一個工作步驟中對有機板材進行變形、注塑封裝和高品質(zhì)裝飾，制造單元將 organomelt 工藝與 IMD(模內(nèi)裝飾)相結(jié)合。與傳統(tǒng)的外殼部件多階段生產(chǎn)相比，由于集成 organomelt 工藝取消了幾個工作步驟， 從而減少了所需的時間、生產(chǎn)成本和碳足跡。 制造單元包括一臺帶有卷對卷 IMD 單元的立式 ENGEL insert 注塑機、一臺 ENGEL easix 關(guān)節(jié)臂機械手以及一個同樣由 ENGEL 開發(fā)和生產(chǎn)的紅外線爐。

在注塑機的 CC300 控制面板上可以輕松而清楚地控制整個工藝過程。 集成解決方案的另一個優(yōu)點是注塑機、機械手和紅外線爐可自動相互協(xié)調(diào)其工作流程，從而提高整體效率。

原位聚合反應(yīng)結(jié)合了反應(yīng)性加工和注塑成型

在加強熱塑性基體材料的使用方面，ENGEL 也是反應(yīng)加工領(lǐng)域的先驅(qū)之一。 在視頻中， ENGEL 展示了一個接近量產(chǎn)的制造單元，它將ε-己內(nèi)酰胺 (T-RTM) 的原位聚合反應(yīng)與隨后在 ENGEL v-duo 注塑機上注塑模具內(nèi)的關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)進行功能性相結(jié)合。ENGEL 及其合作伙伴，包括 Sch?fer(奧地利 Schwertberg)，共同設(shè)計了工具鏟制造單元，代表了廣泛的應(yīng)用范疇。

v-duo 的鎖模單元配備有一個滑動工作臺， 兩半模具位于其上。 預(yù)成型的干燥增強織物放置在第一腔體內(nèi)，并滲透了反應(yīng)基體。為此將固體的ε己內(nèi)酰胺熔化。由于黏度低，干燥纖維可以很好地潤濕，從而在聚合反應(yīng)中與聚酰胺 6 形成高韌性復(fù)合物。由于反應(yīng)加工發(fā)生在聚合物熔化溫度以下，復(fù)合半成品可以在生產(chǎn)后立即轉(zhuǎn)移到第二腔體，以便直接噴注短玻纖增強PA6的加強筋和輪廓。 聚合反應(yīng)和注塑是平行發(fā)生的，ENGEL viper 雙機械手承擔了轉(zhuǎn)移半成品以及處理纖維預(yù)制件和成品零件的工作。

通過 v-duo，ENGEL 針對纖維復(fù)合材料應(yīng)用以及使用纖維預(yù)制件的多組分工藝開發(fā)了一個緊湊型節(jié)能注塑機系列，實現(xiàn)經(jīng)濟高效的解決方案。它的垂直鎖模單元可以從周圍四邊自由進出，簡化了工藝的自動化。特別是在加工形狀不穩(wěn)定的纖維半成品時，往往證明了在重力方向上工作的優(yōu)勢。

自動化 HP-RTM 工藝中的復(fù)雜空心部件

KTM Technologies(奧地利 Salzburg)、Hennecke(德國 St. Augustin)和 ENGEL 等共八個項目合作伙伴為 KTM CAVUS 技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化邁出了決定性的一步，這使得在自動化 HP-RTM 工藝中大批量生產(chǎn)復(fù)雜的纖維復(fù)合材料空心部件成為可能。 為了證明新的可能性， 這些項目合作伙伴開發(fā)了一個制造單元，用于制造 KTM Superduke 1290R 車牌架。

生產(chǎn)的起點是一個專門為此應(yīng)用而開發(fā)的由沙子和水溶性添加劑組成的砂芯，用于制造碳纖維預(yù)制件。憑借這個全自動化的工藝步驟，可以在材料吞吐量很高的情況下非常準確地形成復(fù)雜的幾何形狀。這時預(yù)制件已經(jīng)具有成品部件的最終輪廓。針對HP-RTM工藝， 預(yù)制件將自動插入到ENGEL elast注塑機的模具中。Hennecke 的 STREAMLINE 技術(shù)使原材料系統(tǒng)的注入精確而迅捷，在數(shù)秒鐘內(nèi)完成。整個固化過程僅持續(xù)125 s。 機械手從模具中取出部件后，將用水沖洗砂芯。

到目前為止，車牌架是完全注塑而成，注塑量為 765 g。在基于 CAVUS 技術(shù)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，車牌架質(zhì)量僅為 265 g，相當于減輕了 62% 的質(zhì)量。 此外， 空心設(shè)計還提供了結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢。轉(zhuǎn)向燈和牌照燈的電纜可以固定在內(nèi)部，得到很好的保護。