X-bar with suction cup attachments.
Written by Humphrey Carter on 7 května, 2020 in Novinky celovečerní článek

<> Zvyšování rychlosti a výkonnosti automatizovaných procesů uplatňováním lehkých a tuhých vysokofrekvenčních kompozitových konstrukcí s minimálním průřezem. Společnost CompoTech neustále vyvíjí jak proces, tak tvary směrem k optimální konstrukci.</>

Publikované články.

Časopis Composite World and Metal Forming nedávno publikoval o této technologii články, a to včetně obrázků na titulní straně. Články se zabývají použitím kompozitů v konkrétních případech a ukazují, v čem spočívají jejich výhody.

Vývoj konstrukcí pro automatizaci

CompoTech pracuje na aplikaci kompozitů v průmyslové automatizaci už více než 15 let. V automobilovém průmyslu spolupracujeme s naším dlouhodobým partnerem, Bilsing Automotive, pro něhož vyrábíme duté nosníky a příčníky. Ty se používají pro manipulaci s díly vyráběnými na automatizovaných lisovacích linkách. Ta obvykle představuje uchopování plechových dílů a jejich umísťování mezi lisy pomocí na míru uspořádané sestavy přísavek. Upevnění těchto přísavek na lehký a tuhý konstrukční prvek přináší celou řadu vylepšení výrobního procesu.Během spolupráce s firmou Bilsing společnost CompoTech vyvinula a zdokonalila proces navrhování a výroby a optimalizovala sestavu konkrétních požadavků. Nejnovější verze nosníků konstrukčních rámů využívají nově tvarované profily. Ty přinášejí optimální poměr mezi ohybovou a torzní tuhostí a v rohových částech umožňují snadné propojení s vložkami, které jsou nedílnou součástí nosníku. Tím je k dispozici řada možností, jak rámy připojovat k dalším konstrukcím. Kromě toho došlo k výraznému vylepšení vlastního výrobního procesu nosníků, a to díky částečně robotickému kladení vláken (RAFL = Robot Assisted Filament Laying) a technologií přesného lisování. Tato výrobní technologie zvýšila kvalitu povrchu a výrazně snížila rozsah následného obrábění a dokončovacích prací na nosnících.
Kompozitový příčník tvaru T pro manipulaci se za horka tvářenými díly
V posledních 15 letech si návrháři automatizovaných výrobních linek uvědomují výhody karbonových kompozitních konstrukcí, hlavně u kompozitů z grafitových vláken s ultra vysokým modulem. Materiál je často odmítán kvůli vysoké ceně, nicméně dokázal, že díky svému velmi vysokému modulu může přinést taková zlepšení procesu, která daleko převáží počáteční výdaje. Tyto výhody se projevují mnoha způsoby:
  • Díky vysoké vlastní frekvenci a zlepšenému útlumu vibrací umožňuje celá konstrukce zvýšit rychlosti uchopování a ukládání.
  • Tuhost kompozitního materiálu znamená tenčí profily nosníků, ty umožňují menší otevírání lisu, což zase zkracuje drahocenný čas a snižuje spotřebu energie při každém lisovacím cyklu.
  • Lehkost konstrukce má vliv na užitečné zatížení. Umožňuje použít menší manipulační roboty, což v průběhu projektu šetří značné náklady.
  • To zase zmenšuje opotřebení pohyblivých částí, motorů a pohonných jednotek a tím nároky na jejich servis po celou dobu jejich životnosti.

Porovnání příčníkových profilů

Composite cross bar for press shop
Kompozitový příčník pro lisovnu

Podívejme se na srovnání materiálů jednoho z nejpoužívanějších profilů v automobilovém průmyslu – příčníku. Používá se pro manipulaci s plechy v lisovnách větších součástí, jako jsou bok karoserie nebo kapota. Společnost Bilsing dodala naše kompozitní příčníky zákazníkům, jako jsou IHI, Aida nebo Strohthman, kteří dodávají lisovací linky všem významným výrobcům v automobilovém průmyslu. Tyto příčníky většinou vycházejí ze standardního 100 mm čtvercovém profilu v délce 4,5 až 5 metrů.

Pro porovnání mechanických vlastností byl zvolen profil se stejným průřezem 100×100 mm a tloušťkou stěny 8 mm z oceli, hliníku a kompozitu z grafitových/uhlíkových vláken.

Deflection comparison for Xbar over length
Srovnání deformace příčníku po jeho délce

Jak je vidět na obrázku, profil Bilsing má vyšší tuhost (nižší průhyb) než ocelový profil a výrazně vyšší tuhost než hliník. Pro porovnání celkové hmotnosti uvádíme hmotnost na metr délky:

  • metr ocelového profilu váží 23 kg
  • metr hliníkového profilu váží 8,2 kg
  • metr kompozitového profilu Bilsing váží 5 kg

Výsledek na 5 m dlouhém příčníku ukazuje, že karbonový profil je o 10 % tužší než ocel a o 40 % lehčí než hliník. 42 kg hliníku versus 25 kg uhlíkových vláken znamená možnost přidat dalších 17 kg užitečného zatížení.