Le fabricant californien ACPT Inc. a travaillé avec le fournisseur de la machine pour mettre en place une ligne de production semi-automatique innovante équipée d'un enrouleur de filament automatique.#workinprogress #Automatisation
Les arbres de transmission composites en fibre de carbone d'ACPT sont utilisés dans une gamme d'industries.Source photo, toutes les images : Roth Composite Machinery
Depuis de nombreuses années, le fabricant de matériaux composites Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, Californie, États-Unis) s'est engagé à développer et à perfectionner la conception de son matériau composite arbre de transmission-fibre de carbone composite ou gros tuyau métallique reliant le pièces avant et arrière Le système d'entraînement sous la plupart des véhicules.Bien qu'initialement utilisés dans le domaine automobile, ces composants multifonctionnels sont également largement utilisés dans les applications marines, commerciales, éoliennes, de défense, aérospatiales et industrielles.Au fil des ans, l'ACPT a constaté une augmentation constante de la demande d'arbres de transmission en composite de fibre de carbone.Alors que la demande continuait de croître, l'ACPT a reconnu la nécessité de fabriquer un plus grand nombre d'arbres de transmission avec une efficacité de fabrication plus élevée - des centaines d'arbres identiques chaque semaine - qui ont conduit à de nouvelles innovations en matière d'automatisation et, finalement, à la mise en place de nouvelles installations.
Selon l'ACPT, la raison de la demande accrue d'arbres d'entraînement est que les arbres d'entraînement en fibre de carbone ont une combinaison unique de fonctions par rapport aux arbres d'entraînement en métal, telles qu'une capacité de couple plus élevée, des capacités de régime plus élevées, une meilleure fiabilité, un poids plus léger et une tendance. pour se décomposer en fibre de carbone relativement inoffensive sous un impact élevé et réduire le bruit, les vibrations et la rugosité (NVH).
De plus, par rapport aux arbres de transmission en acier traditionnels, il est rapporté que les arbres de transmission en fibre de carbone des voitures et des camions peuvent augmenter la puissance des roues arrière des véhicules de plus de 5 %, principalement en raison de la masse rotative plus légère des matériaux composites.Comparé à l'acier, l'arbre de transmission léger en fibre de carbone peut absorber plus d'impact et avoir une capacité de couple plus élevée, ce qui peut transmettre plus de puissance du moteur aux roues sans que les pneus glissent ou se séparent de la route.
Depuis de nombreuses années, ACPT produit des arbres de transmission en composite de fibre de carbone par enroulement filamentaire dans son usine californienne.Afin d'atteindre le niveau requis, il est nécessaire d'augmenter l'échelle des installations, d'améliorer les équipements de production et de simplifier le contrôle des processus et l'inspection de la qualité en transférant autant que possible les responsabilités des techniciens humains vers les processus automatisés.Afin d'atteindre ces objectifs, l'ACPT a décidé de construire une deuxième usine de production et de l'équiper d'un niveau d'automatisation supérieur.
ACPT travaille avec des clients des secteurs de l'automobile, de la défense, de la marine et de l'industrie pour concevoir des arbres de transmission en fonction de leurs besoins.
ACPT a établi cette nouvelle usine de production à Schofield, Wisconsin, États-Unis pour minimiser l'interruption de la production d'arbres de transmission au cours du processus de conception, construction, achat et installation de nouvelles usines et équipements de production d'un an et demi, dont 10 mois sont consacrés à la construction, livraison et installation de systèmes d'enroulement filamentaire automatique.
Chaque étape du processus de production de l'arbre de transmission composite est automatiquement évaluée : enroulement filamentaire, contrôle de la teneur en résine et du mouillage, cuisson au four (y compris le contrôle du temps et de la température), retrait des pièces du mandrin et traitement entre chaque étape du processus du mandrin.Cependant, pour des raisons budgétaires et le besoin de l'ACPT d'un système mobile moins permanent pour permettre un nombre limité d'expériences de R&D si nécessaire, elle a refusé d'utiliser des systèmes d'automatisation de portique aériens ou au sol en option.
Après avoir négocié avec plusieurs fournisseurs, la solution finale était un système de production en deux parties : une bobine de filament automatique à deux axes de type 1 avec plusieurs chariots d'enroulement de Roth Composite Machinery (Stephenburg, Allemagne) ;De plus, il ne s'agit pas d'un système automatisé fixe, mais d'un système de manutention de broche semi-automatique conçu par Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, États-Unis).
L'ACPT a déclaré que l'un des principaux avantages et exigences du système d'enroulement filamentaire Roth est sa capacité d'automatisation éprouvée, qui est conçue pour permettre à deux broches de produire des pièces en même temps.Ceci est particulièrement important étant donné que l'arbre d'entraînement exclusif d'ACPT nécessite de multiples changements de matériaux.Afin de couper, d'enfiler et de reconnecter automatiquement et manuellement différentes fibres à chaque changement de matériau, la fonction Roving Cut and Attach (RCA) de Roth permet à la bobineuse de changer automatiquement de matériau via ses multiples chariots de fabrication.La technologie Roth de bain de résine et d'étirage des fibres peut également assurer un rapport de mouillage fibre/résine précis sans sursaturation, permettant à l'enrouleur de fonctionner plus rapidement que les enrouleurs traditionnels sans gaspiller trop de résine.Une fois le bobinage terminé, le bobinoir déconnectera automatiquement le mandrin et les pièces du bobinoir.
Le système de bobinage lui-même est automatisé, mais laisse encore une grande partie du traitement et du déplacement du mandrin entre chaque étape de fabrication, qui se faisait auparavant manuellement.Cela comprend la préparation des mandrins nus et leur connexion à la bobineuse, le déplacement du mandrin avec les pièces enroulées vers le four pour le durcissement, le déplacement du mandrin avec les pièces durcies et le retrait des pièces du mandrin.Comme solution, Globe Machine Manufacturing Co. a développé un processus impliquant une série de chariots conçus pour accueillir le mandrin situé sur le chariot.Le système de rotation dans le chariot est utilisé pour positionner le mandrin afin qu'il puisse être déplacé dans et hors de l'enrouleur et de l'extracteur, et tourner en continu pendant que les pièces sont mouillées par la résine et durcies dans le four.
Ces chariots à mandrins sont déplacés d'une station à l'autre, assistés par deux ensembles de bras convoyeurs montés au sol - l'un sur la bobineuse et l'autre sur le système d'extraction intégré - avec le mandrin Le chariot se déplace de manière coordonnée et prend l'axe de repos à chaque processus.Le mandrin personnalisé sur le chariot serre et libère automatiquement la broche, en coordination avec le mandrin automatique de la machine Roth.
Assemblage de réservoir de résine de précision Roth à deux axes.Le système est conçu pour deux arbres principaux en matériaux composites et transporté vers un chariot d'enroulement de matériau dédié.
En plus de ce système de transfert de mandrin, Globe fournit également deux fours de durcissement.Après durcissement et extraction du mandrin, les pièces sont transférées vers une machine de coupe de longueur précise, suivie d'un système de commande numérique pour le traitement des extrémités des tubes, puis le nettoyage et l'application d'adhésif à l'aide de raccords à sertir.Les tests de couple, l'assurance qualité et le suivi des produits sont effectués avant l'emballage et l'expédition pour les utilisateurs finaux.
Selon l'ACPT, un aspect important du processus est sa capacité à suivre et à enregistrer des données telles que la température de l'installation, le niveau d'humidité, la tension des fibres, la vitesse des fibres et la température de la résine pour chaque groupe d'enroulement.Ces informations sont stockées pour les systèmes d'inspection de la qualité des produits ou le suivi de la production, et permettent aux opérateurs d'ajuster les conditions de production si nécessaire.
L'ensemble du processus développé par Globe est décrit comme "semi-automatisé" car un opérateur humain doit toujours appuyer sur un bouton pour lancer la séquence de processus et déplacer manuellement le chariot dans et hors du four.Selon l'ACPT, Globe envisage un degré plus élevé d'automatisation du système à l'avenir.
Le système Roth comprend deux broches et trois chariots de bobinage indépendants.Chaque chariot d'enroulement est conçu pour le convoyage automatique de différents matériaux composites.Le matériau composite est appliqué sur les deux broches en même temps.
Après la première année de production dans la nouvelle usine, l'ACPT a indiqué que l'équipement a démontré avec succès qu'il peut atteindre ses objectifs de production tout en économisant de la main-d'œuvre et des matériaux et en fournissant des produits de haute qualité constante.L'entreprise espère coopérer à nouveau avec Globe and Roth dans de futurs projets d'automatisation.
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).
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Heure de publication : 07 août 2021