舒勒 iComposite 4.0 | 復(fù)合材料零部件的經(jīng)濟(jì)型生產(chǎn)

2019-06-12 23:27:42· 來源：舒勒

碳纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材料在輕量化汽車領(lǐng)域的應(yīng)用仍相對較少，尚未實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。使用碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)制造零部件的成本仍過高。在iComposite4.0研究項(xiàng)目中，舒勒與合作伙伴成功地將原型零部件的生產(chǎn)成本降低了50%以上，產(chǎn)出時(shí)間縮短

碳纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材料在輕量化汽車領(lǐng)域的應(yīng)用仍相對較少，尚未實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。使用碳纖維增強(qiáng)塑料 (CFRP) 制造零部件的成本仍過高。在“iComposite4.0”研究項(xiàng)目中，舒勒與合作伙伴成功地將原型零部件的生產(chǎn)成本降低了 50% 以上，產(chǎn)出時(shí)間縮短了超過 40%。

在亞琛工業(yè)大學(xué)的“亞琛輕量結(jié)構(gòu)一體化中心”，生產(chǎn)線的各個(gè)部分間都能夠進(jìn)行橫向聯(lián)接。© Campus GmbH / Moll

參考零部件為英國某運(yùn)動(dòng)汽車品牌發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙下方的底板。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須能夠承受正面碰撞，且具有高抗扭剛度與座椅載荷。采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，單個(gè)零部件的成本為 400 歐元；而在 iComposite 4.0 中，單個(gè)零部件的成本降至 150 歐元，產(chǎn)出時(shí)間也從 73 分鐘降至 46 分鐘。

亞琛工業(yè)大學(xué)的復(fù)合材料加工研究所負(fù)責(zé)第一道工序，使用機(jī)器人噴附短玻纖基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。接下來，通過“亞琛輕量結(jié)構(gòu)一體化中心 (AZL)”和 CFRP 供形商 Teijin Carbon 共同開發(fā)出的算法計(jì)算出各部分的抗拉強(qiáng)度。基于此數(shù)據(jù)，另一臺(tái)機(jī)器人利用西門子與 Broetje 的工藝技術(shù)進(jìn)行碳纖維絲束預(yù)浸料的覆蓋。并通過 Apodius 的3D 測量系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)控制。

之后，將樹脂注入到復(fù)合纖維板中。樹脂在舒勒液壓機(jī)下進(jìn)行高壓硬化，完成零部件成形。在這個(gè)工藝流程中，還采用了 Frimo 的模具技術(shù)。針對所需的壁厚，壓力機(jī)可以直接影響模具的撓度。這樣，便可以從一開始就生產(chǎn)出合格的零部件，將廢品率降到零。

舒勒復(fù)合材料壓力機(jī)

目前，纖維復(fù)合材料零部件制造商都使用碳板作為切割的原材料。但材料的利用率僅為 50%，這意味著有將近一半的昂貴碳纖維都無法使用。而通過 iComposite 4.0，材料能夠完全利用，不會(huì)出現(xiàn)任何浪費(fèi)。同時(shí)，產(chǎn)出時(shí)間縮短，產(chǎn)量增加。

系統(tǒng)中集成的 ID-Systec 射頻芯片還能夠確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)的跟蹤與識(shí)別。在亞琛工業(yè)大學(xué)的“亞琛輕量結(jié)構(gòu)一體化中心”，生產(chǎn)線的各個(gè)部分間都能夠進(jìn)行橫向聯(lián)接。該項(xiàng)目的研究成果現(xiàn)已應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐。