X-bar with suction cup attachments.
Written by Humphrey Carter on Mai 7, 2020 in Aktuelles Feature-Artikel

Steigerung der automatisierten Prozessgeschwindigkeit und Effizienz durch Design von leichten, steifen Hochfrequenzstrukturen aus Verbundwerkstoffen mit minimaler Querschnittsgröße. CompoTech hat Prozess und Design kontinuierlich weiterentwickelt, um optimale Strukturen zu erzeugen.

Veröffentlichte Artikel

Kürzlich veröffentlichten das Magazin Composite World and Metal Forming Artikel über diese Technologie und fügten Titelseitenbilder bei. Diese Artikel befassen sich mit der Anwendung von Verbundwerkstoffen in bestimmten Fällen und zeigen, wo die Vorteile erreicht werden.

Entwicklungen in Automatisierungsstrukturen

CompoTech beschäftigt sich seit über 15 Jahren mit der Anwendung von Verbundwerkstoffen in der industriellen Automatisierung.   Wir sind hauptsächlich in der Automobilindustrie mit unserem langjährigen Partner Bilsing Automotive zur Herstellung von Ausleger- und Querstangenstrukturen aktiv. Diese werden verwendet, um die Teile zu bearbeiten, die durch automatisierte Pressenlinien hergestellt werden.   Dies bedeutet normalerweise, dass Blechteile ausgewählt und mit einer maßgeschneiderten Anordnung von Saugnäpfen zwischen den Pressen platziert werden. Die Befestigung dieser Saugnäpfe an einer leichten und steifen Struktur ermöglicht eine Reihe von Verbesserungen des gesamten Prozesses.

In unserem gesamten Unternehmen mit Bilsing hat CompoTech den Design- und Produktionsprozess entwickelt und verfeinert sowie ihn an die spezifischen Anforderungen angepasst. Die neueste Version der strukturellen Rahmenträger enthält ein neues Profil des Designabschnitts. Dies bietet eine optimale Biegung der Torsionssteifigkeit und ermöglicht eine einfache Verbindung mit Einsätzen in den Eckabschnitten, die in den Träger integriert sind. Dies bedeutet, dass eine Reihe von Rahmenverbindungsdesigns zur Verfügung stehen. Darüber hinaus wird der Balkenproduktionsprozess erheblich verbessert.  Mit roboterunterstützter Filamentverlegung (RAFL) und Präzisionspressentechnologie. Die Prozesstechnologie hat die Oberflächenqualität erhöht und die für die Träger erforderlichen Bearbeitungs- und Endbearbeitungsarbeiten erheblich reduziert.

Verbund-T-Boom zur Wärmebehandlung von Formteilen

In den letzten 15 Jahren haben Designer automatisierter Produktionslinien die Vorteile der Carbon-Verbundstrukturen erkannt. Insbesondere mit Ultrahochmodulen, Graphitfasern, Verbundwerkstoffen. Das aufgrund der hohen Kosten oft ignorierte Material hat gezeigt dass es Prozessverbesserungen bringen kann, die den anfänglichen Aufwand aufgrund der beträchtlich hohen Moduleigenschaften der Faser bei weitem übersteigen. Diese Vorteile haben mehrere Gesichter:

  • Die Pick-and-Place-Geschwindigkeiten erhöhen sich aufgrund der hohen Eigenfrequenz und der verbesserten Dämpfung der gesamten Struktur.
  • Die Steifheit des Verbundmaterials bedeutet dünnere Profilträger, was wiederum ein kleineres Öffnen der Presse ermöglicht und wertvolle Zeit und Energie bei jedem Pressvorgang spart.
  • Die leichte Struktur wirkt sich auf die Nutzlast aus. Sie ermöglicht den Einsatz kleinerer Roboter, wodurch erhebliche Kosten gegenüber einem Projekt eingespart werden.
  • Dies wiederum verbessert den Lebensdauerverschleiß und die Wartung der beweglichen Teile, Motoren und Aktuatoren.

Vergleich der Querbalkenprofile

Composite cross bar for press shop
Verbundquerstange für Presserei

Schauen wir uns einen Materialvergleich für eines der am häufigsten verwendeten Profile in der Automobilautomationsindustrie an – den Querbalken. Er wird zur Bearbeitung von Blechen in Pressenlinien größerer Teile wie einer Seitenwand oder einer Motorhaube verwendet. Bilsing hat unsere Verbundquerstangen an Kunden wie IHI, Aida und Strohthman geliefert, die alle großen Automobilhersteller mit Pressenlinien versorgen. Diese Querstangen basieren normalerweise auf einem Standard-Quadratprofil von 100 mm, in der Regel mit einer Länge von 4,5 bis 5 Metern.

Zum Vergleich der mechanischen Eigenschaften wurde ein Profil mit dem gleichen Querschnitt von 100 x 100 mm und 8 mm Wandstärke aus Stahl, Aluminium und Graphit / Kohlefaser-Verbundwerkstoff gewählt.

Deflection comparison for Xbar over length
Durchbiegungsvergleich für Xbar über die Länge

Wie gezeigt, weist das Bilsing-Profil (geringere Durchbiegung) im Vergleich zum Stahlprofil eine bessere Steifheit und eine signifikant höhere Steifheit als bei Aluminium auf. Um die Masse zu vergleichen, werfen wir einen Blick auf die lineare Dichte:

  • Stahlprofil: 23 kg pro Meter
  • Aluminiumprofil: 8,2 kg pro Meter
  • Bilsing-Verbundprofil: 5 kg pro Meter.

Das Ergebnis für eine 5 Meter lange Querstange zeigt, dass das Kohlenstoffprofil um 10 % steifer als Stahl und um 40 % leichter als Aluminium ist. Das 42 kg schwere Aluminium gegenüber 25 kg Kohlenstoff führt zu einem Potenzial von zusätzlichen 17 kg Nutzlast, die verwendet werden kann.