Compuestos termoplásticos en la producción a gran escala en Composites Europe 2018

En el stand de ENGEL, en Composites Europe 2018, en Stuttgart, Alemania, se establecieron dos nuevos hitos en el camino hacia la producción altamente económica de compuestos termoplásticos. 

Compuestos termoplásticos en la producción a gran escala en Composites Europe 2018

La prensa de consolidación se puede integrar perfectamente en el proceso general, lo que aumenta significativamente la eficiencia en la producción de soluciones de cinta hechas a medida. Foto ENGEL


El proceso de organomelt de ENGEL se está utilizando por primera vez en todo el mundo en la producción a gran escala de portadores frontales con conductos de aire integrados. ENGEL también está ampliando su rango de sistema con una prensa de consolidación para procesar cintas UD.

 

La celda apiladora de cinta desarrollada por ENGEL utiliza tecnología de cámara de alta resolución para producir apilamientos precisos a partir de espacios en blanco. Foto ENGEL.

Proceso de un solo uso completamente automatizado

El procesamiento y la funcionalización de los productos semielaborados termoplásticos continuos reforzados con fibra, tales como los tejidos termoplásticos o las cintas UD, que utilizan el proceso de organigrama ENGEL, fueron un enfoque clave en el stand de ENGEL este año. La primera aplicación a gran escala del mundo se ha lanzado en los Estados Unidos. Valeo Front End Modules fabrica soportes frontales con conductos de aire integrados para un renombrado OEM alemán en Smyrna, Tennessee. En julio de este año, los componentes estructurales ganaron un Premio Automotriz de la Sociedad de Ingenieros de Plásticos (SPE) por su producción innovadora basada en láminas orgánicas y sus excelentes propiedades. Las piezas exponen una fracción de chapa orgánica excepcionalmente alta, lo que resulta en un ahorro de peso significativo y un mejor rendimiento en caso de colisión. Además, fue posible integrar los conductos de aire directamente en el soporte utilizando una estructura de doble capa.
La solución de sistema de producción a gran escala completamente automatizada suministrada por ENGEL consta de una máquina de moldeo por inyección duo 1700 con fuerza de cierre de 17,000 kN, tres robots articulados Easix para la preparación de una pluralidad de insertos metálicos así como para el manejo de la lámina orgánica , un robot lineal Viper 90 y un horno IR de tamaño 5. ENGEL proporciona esta celda como una solución del sistema, todo desde una sola hechicera. Las dos medias carcasas se producen en el mismo molde en un proceso de una sola vez. Para este propósito, las dos láminas orgánicas se calientan simultáneamente en el horno IR, se insertan en el molde, se conforman allí y se funcionalizan directamente mediante un proceso de moldeo por inyección que tiene lugar en el mismo molde. Las láminas orgánicas de tipo dynalita Tepex proporcionadas por Bond Laminados están basadas en fibras de vidrio en una matriz de polipropileno. El polipropileno reforzado con fibra de vidrio también se usa para el sobremoldeo.
Solo el enfoque termoplástico consistente permite integrar el proceso de conformación y la funcionalización, y fusionar la estructura de soporte y los elementos funcionales de una manera adhesiva. "El proceso one-shot completamente automatizado contribuye considerablemente a los bajos costos unitarios requeridos por la industria automotriz", como enfatiza Christian Wolfsberger, Gerente de Desarrollo Comercial de Composite Technologies en la sede central de ENGEL en Schwertberg, Austria. Un beneficio adicional: el uso exclusivo de polímeros termoplásticos simplifica el desarrollo de estrategias de reciclaje con el objetivo de devolver los componentes a los ciclos del material al final de su vida útil."Podemos ver que el diseño ligero compuesto de termoplástico se está convirtiendo cada vez más en el foco de los desarrolladores de productos, tanto en la industria automotriz como en la aeronáutica", enfatiza Wolfsberger.

Nueva prensa de consolidación para cintas UD

La tecnología ENGEL organomelt es adecuada tanto para láminas orgánicas como para cintas unidireccionales (UD) reforzadas con fibra de vidrio y / o fibra de carbono con matriz termoplástica. Las cintas permiten diseñar productos semielaborados de acuerdo con los requisitos y así aprovechar mejor el potencial de diseño liviano de los componentes. Los componentes están parcialmente reforzados con solo unas pocas cintas o se producen a partir de apilamientos de varios milímetros de grosor. Para que sea rentable en la producción a gran escala, las pilas deben fabricarse y consolidarse en línea y dentro del ciclo del proceso de moldeo por inyección. Como proveedor de sistemas, ENGEL está en condiciones de ofrecer soluciones integradas y totalmente automatizadas para todo el proceso, desde cintas individuales hasta la funcionalización en el proceso de moldeo por inyección, desde una sola fuente.
Se usan dos sistemas para la producción de los espacios en blanco. Célula apiladora de cinta pick-and-place con procesamiento óptico de imágenes y una prensa de consolidación, que ENGEL presentará por primera vez en Composites Europe. "Con este nuevo desarrollo, hemos logrado consolidar pilas de cintas de termoplástico reforzado con fibras en el ciclo de moldeo por inyección," dice el Dr. Norbert Müller, jefe del centro de Engel para las tecnologías de compuestos ligeros. "La prensa de consolidación se puede integrar perfectamente en el proceso general, lo que aumenta significativamente la eficiencia en la producción de soluciones de cinta hechas a medida". La prensa de consolidación desarrollada por ENGEL en cooperación con su socio Fill (Gurten, Austria) se puede utilizar para consolidar las pilas de fibra con una orientación de fibra deliberada y diferentes grosores de pared. Todos los pasos del proceso son automáticos. En total, el proceso de consolidación integra la inserción de la pila de fibras en el molde, transferir el molde cerrado para el calentamiento de prensa, calefacción, transferir el molde a la refrigeración de prensa, la consolidación, el enfriamiento y la transferencia a la estación inicial, en la que se abre el molde, se eliminó el producto semielaborado consolidado (blanco) y se insertó una nueva pila de fibra para que el ciclo pueda comenzar de nuevo.

Cinta apiladora con tecnología de cámara de alta resolución

La celda apiladora de cinta fue desarrollada por ENGEL. Para lograr los tiempos de ciclo más cortos posibles aquí también, se basa en el principio de escoger y colocar. Esto significa que las cintas se pueden depositar y soldar por puntos juntas en intervalos de tres segundos. Dado que la calidad de la pila depende en gran medida de la precisión del posicionamiento de la cinta, ENGEL ha equipado la celda de apilamiento con un sistema de medición que comprende tecnología de cámara de alta resolución. El sistema de medición entrega datos que se utilizan para intervenir activamente en el proceso de depósito, garantizando así la mayor precisión de depósito posible.La tecnología de apilamiento de recogida y colocación con procesamiento óptico de imágenes ofrece un uso altamente flexible. Las cintas pueden tener anchos y contornos casi arbitrarios. Debido a que las pilas obtienen su forma requerida para el componente durante el apilamiento, la consolidación puede ser seguida por la formación y la funcionalización en el paso de moldeo por inyección sin la necesidad de un recorte intermedio. ENGEL ya está utilizando este tipo de solución para la fabricación de sus propios productos. El brazo de rotación del robot e-pic consiste en cintas reforzadas con fibra de carbono.

En su Centro de Tecnologías Livianas de Composite en St. Valentin, Austria, ENGEL desarrolla métodos de procesamiento nuevos y altamente rentables para la producción en serie de componentes compuestos de fibra.Foto ENGEL.

Todas las tecnologías orientadas al futuro de un vistazo

Con sus décadas de experiencia en la fabricación de máquinas de moldeo por inyección y la automatización de procesos de producción, ENGEL aporta los factores de éxito clave para el desarrollo de procesos altamente eficientes para la producción de composites livianos e innovadores para la industria automotriz particularmente sensible a los precios. Desde 2012, ENGEL ha combinado su propia experiencia en construcción liviana con los conocimientos de otras empresas, universidades e institutos de investigación en su propio Centro de Tecnologías Compuestas Ligeras. El equipo de desarrollo interdisciplinario estudia todas las tecnologías compuestas orientadas al futuro. Además del procesamiento de productos semielaborados termoplásticos reforzados con fibra, esto también incluye HP-RTM, SMC y procesos reactivos tales como polimerización in-situ (T-RTM). En Composites Europe, los expertos en construcción liviana de ENGEL presentaron el amplio espectro de posibilidades tecnológicas y proporcionaron información sobre los proyectos de desarrollo actuales.


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