زيادة الطلب على أعمدة الإدارة المركبة تؤدي إلى الإنتاج الآلي |عالم المواد المركبة

عملت الشركة المصنعة ACPT Inc. ومقرها كاليفورنيا مع مورد الماكينة لإنشاء خط إنتاج شبه أوتوماتيكي مبتكر مجهز بآلة لف الشعيرات الأوتوماتيكية.#workinprogress # أتمتة
تستخدم أعمدة الإدارة المركبة المصنوعة من ألياف الكربون المصنوعة من ألياف الكربون في مجموعة من الصناعات.مصدر الصورة ، جميع الصور: Roth Composite Machinery
لسنوات عديدة ، التزمت الشركة المصنعة للمواد المركبة Advanced Composites Products & Technology Inc. (هنتنغتون بيتش ACPT ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) بتطوير وإتقان تصميم المواد المركبة المصنوعة من ألياف الكربون المصنوعة من ألياف الكربون أو الأنابيب المعدنية الكبيرة التي تربط الأجزاء الأمامية والخلفية نظام القيادة تحت معظم المركبات.على الرغم من استخدامها في البداية في مجال السيارات ، إلا أن هذه المكونات متعددة الوظائف تستخدم أيضًا على نطاق واسع في التطبيقات البحرية والتجارية وطاقة الرياح والدفاع والفضاء والتطبيقات الصناعية.على مر السنين ، شهد ACPT زيادة مطردة في الطلب على أعمدة القيادة المركبة من ألياف الكربون.مع استمرار نمو الطلب ، أدركت شركة ACPT الحاجة إلى تصنيع عدد أكبر من أعمدة الإدارة بكفاءات تصنيع أعلى - مئات من نفس الأعمدة كل أسبوع - والتي أدت إلى ابتكارات جديدة في الأتمتة ، وفي النهاية ، إنشاء مرافق جديدة.
وفقًا لـ ACPT ، فإن السبب في زيادة الطلب على أعمدة الإدارة هو أن أعمدة القيادة المصنوعة من ألياف الكربون لها مجموعة فريدة من الوظائف مقارنة بأعمدة الإدارة المعدنية ، مثل سعة عزم الدوران العالية ، وإمكانيات RPM العالية ، والموثوقية الأفضل ، والوزن الخفيف ، وتميل لتتحلل إلى ألياف كربون غير ضارة نسبيًا تحت تأثير عالٍ وتقليل الضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH).
بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع أعمدة القيادة الفولاذية التقليدية ، يُذكر أن أعمدة القيادة المصنوعة من ألياف الكربون في السيارات والشاحنات يمكن أن تزيد من قوة العجلات الخلفية للمركبات بأكثر من 5 ٪ ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الكتلة الدوارة الأخف وزنًا للمواد المركبة.بالمقارنة مع الفولاذ ، يمكن لعمود القيادة المصنوع من ألياف الكربون خفيف الوزن أن يمتص المزيد من الصدمات ولديه قدرة عزم دوران أعلى ، والتي يمكن أن تنقل المزيد من قوة المحرك إلى العجلات دون التسبب في انزلاق الإطارات أو فصلها عن الطريق.
لسنوات عديدة ، تقوم ACPT بإنتاج أعمدة إدارة مركبة من ألياف الكربون من خلال لف الخيوط في مصنعها في كاليفورنيا.من أجل التوسع إلى المستوى المطلوب ، من الضروري زيادة حجم المرافق ، وتحسين معدات الإنتاج ، وتبسيط مراقبة العمليات وفحص الجودة من خلال تحويل المسؤوليات من الفنيين البشريين إلى العمليات الآلية قدر الإمكان.من أجل تحقيق هذه الأهداف ، قررت ACPT بناء منشأة إنتاج ثانية وتجهيزها بمستوى أعلى من الأتمتة.
تعمل ACPT مع العملاء في صناعات السيارات والدفاع والبحرية والصناعية لتصميم أعمدة الإدارة وفقًا لاحتياجاتهم.
أنشأت ACPT منشأة الإنتاج الجديدة هذه في Schofield ، ويسكونسن ، الولايات المتحدة الأمريكية لتقليل انقطاع إنتاج عمود الإدارة خلال عملية مدتها 1.5 عام من تصميم وبناء وشراء وتركيب المصانع الجديدة ومعدات الإنتاج ، منها 10 أشهر مخصصة للبناء ، تسليم وتركيب أنظمة لف الخيوط الأوتوماتيكية.
يتم تقييم كل خطوة من خطوات عملية إنتاج عمود الإدارة المركب تلقائيًا: لف الشعيرة ، ومحتوى الراتنج والتحكم في الترطيب ، ومعالجة الفرن (بما في ذلك التحكم في الوقت ودرجة الحرارة) ، وإزالة الأجزاء من المغزل ، والمعالجة بين كل خطوة من عملية الشياق.ومع ذلك ، نظرًا لأسباب تتعلق بالميزانية وحاجة ACPT إلى نظام متنقل أقل ديمومة للسماح بعدد محدود من تجارب البحث والتطوير إذا لزم الأمر ، فقد رفض استخدام أنظمة التشغيل الآلي العملاقة أو الأرضية كخيار.
بعد التفاوض مع موردين متعددين ، كان الحل النهائي عبارة عن نظام إنتاج من جزأين: نوع 1 ، بكرة فتيل أوتوماتيكية ذات محورين مع عربات متعرجة متعددة من Roth Composite Machinery (Stephenburg ، ألمانيا) نظام اللف ؛علاوة على ذلك ، فهو ليس نظامًا آليًا ثابتًا ، ولكنه نظام معالجة مغزل شبه أوتوماتيكي صممته شركة Globe Machine Manufacturing Co. (تاكوما ، واشنطن ، الولايات المتحدة الأمريكية).
صرحت ACPT أن إحدى المزايا والمتطلبات الرئيسية لنظام لف الشعيرات Roth هي قدرتها الأوتوماتيكية المثبتة ، والتي تم تصميمها للسماح لمغزلين بإنتاج أجزاء في نفس الوقت.هذا مهم بشكل خاص نظرًا لأن عمود الإدارة الخاص بـ ACPT يتطلب تغييرات متعددة في المواد.من أجل قطع ألياف مختلفة يدويًا وخيطها وإعادة توصيلها في كل مرة يتم فيها تغيير المادة ، تمكّن وظيفة Roth's Roving Cut and Attach (RCA) آلة اللف من تغيير المواد تلقائيًا من خلال عربات التصنيع المتعددة الخاصة بها.يمكن أيضًا أن تضمن تقنية Roth resin bath and fiber سحب نسبة ترطيب دقيقة من الألياف إلى الراتنج دون التشبع الزائد ، مما يسمح لللفاف بالتشغيل بشكل أسرع من اللفافات التقليدية دون إهدار الكثير من الراتينج.بعد اكتمال اللف ، ستقوم آلة اللف تلقائيًا بفصل المغزل والأجزاء من آلة اللف.
نظام اللف نفسه آلي ، لكنه لا يزال يترك جزءًا كبيرًا من معالجة وحركة المغزل بين كل خطوة من خطوات التصنيع ، والتي كانت تتم يدويًا في السابق.يتضمن ذلك تحضير المغزل المكشوف وربطها بآلة اللف ، وتحريك المغزل مع أجزاء الجرح إلى الفرن للمعالجة ، وتحريك المغزل مع الأجزاء المعالجة ، وإزالة الأجزاء من المغزل.كحل ، طورت شركة Globe Machine Manufacturing عملية تتضمن سلسلة من العربات المصممة لاستيعاب المغزل الموجود على العربة.يتم استخدام نظام الدوران في العربة لوضع المغزل بحيث يمكن نقله داخل وخارج جهاز اللفاف والمستخرج ، ويدور باستمرار بينما يتم ترطيب الأجزاء بالراتنج ومعالجتها في الفرن.
يتم نقل عربات المغزل هذه من محطة إلى أخرى ، بمساعدة مجموعتين من أذرع النقل المثبتة على الأرض - مجموعة واحدة على الملف والأخرى في نظام الاستخراج المتكامل - مع مغزل تتحرك العربة بطريقة منسقة ، وتأخذ محور الباقي لكل عملية.يقوم ظرف الظرف المخصص على العربة تلقائيًا بتثبيت المغزل وتحريره ، بالتنسيق مع ظرف الظرف الأوتوماتيكي على آلة روث.
مجموعة خزان راتينج الدقيقة ثنائية المحور من روث.تم تصميم النظام لعمودين رئيسيين من المواد المركبة ويتم نقلهما إلى عربة لف المواد المخصصة.
بالإضافة إلى نظام نقل المغزل هذا ، توفر شركة Globe أيضًا فرنين معالجة.بعد المعالجة واستخراج المغزل ، يتم نقل الأجزاء إلى آلة قطع طولية دقيقة ، يتبعها نظام تحكم رقمي لمعالجة نهايات الأنبوب ، ثم تنظيف وتطبيق المادة اللاصقة باستخدام تركيبات الضغط.يتم الانتهاء من اختبار عزم الدوران وضمان الجودة وتتبع المنتج قبل التعبئة والتغليف والشحن لعملاء الاستخدام النهائي.
وفقًا لـ ACPT ، فإن أحد الجوانب المهمة للعملية هو قدرتها على تتبع وتسجيل البيانات مثل درجة حرارة المنشأة ، ومستوى الرطوبة ، وتوتر الألياف ، وسرعة الألياف ، ودرجة حرارة الراتنج لكل مجموعة متعرجة.يتم تخزين هذه المعلومات لأنظمة فحص جودة المنتج أو تتبع الإنتاج ، وتسمح للمشغلين بضبط ظروف الإنتاج عند الضرورة.
توصف العملية الكاملة التي طورتها شركة Globe بأنها "شبه آلية" لأن المشغل البشري لا يزال مطلوبًا للضغط على زر لبدء تسلسل العملية وتحريك العربة يدويًا داخل وخارج الفرن.وفقًا لـ ACPT ، تتصور Globe درجة أعلى من التشغيل الآلي للنظام في المستقبل.
يشتمل نظام روث على محورين وثلاث عربات متعرجة مستقلة.تم تصميم كل عربة لف من أجل النقل الأوتوماتيكي للمواد المركبة المختلفة.يتم تطبيق المادة المركبة على كلا المحورين في نفس الوقت.
بعد السنة الأولى من الإنتاج في المصنع الجديد ، أفادت ACPT أن المعدات أثبتت بنجاح قدرتها على تحقيق أهداف الإنتاج مع توفير العمالة والمواد وتوفير منتجات عالية الجودة باستمرار.تأمل الشركة في التعاون مع Globe and Roth مرة أخرى في مشاريع الأتمتة المستقبلية.
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).
بعد أكثر من 30 عامًا من التطوير ، أصبح التكامل في الموقع على وشك الوفاء بوعده بالتخلص من المثبتات وأجهزة التعقيم ، وتحقيق هيكل متكامل متعدد الوظائف.
شجع الحجم الكبير للوحدة ومتطلبات الوزن المنخفض لأغلفة بطارية الحافلة الكهربائية على تطوير أنظمة راتنجات الإيبوكسي المخصصة وخطوط الإنتاج الآلية الخاصة بـ TRB Lightweight Structures.
أجاب رائد المعالجة بدون الأوتوكلاف في تطبيقات الفضاء على إجابة مؤهلة ولكنها حماسية: نعم!