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indunorm30415História de sucesso

A tecnologia de fibra composta provou ser muito promissora na produção de componentes compostos. As rejeições de materiais são significativamente reduzidas neste processo de produção. O Broetje-Automation Group desenvolveu o "Staxx Kompakt 1700", um centro de usinagem para produção em grande escala na indústria automotiva, com o qual os componentes podem ser fabricados de forma barata de acordo com este processo. No coração deste sistema é um portal de eixo que suporta o Indunorm Bewegungstechnik Projetado Requisito mais importante: o sistema é muito robusto e ainda leve.



O Staxx Compact 1700 em ação

"A engenharia automotiva depende cada vez mais de materiais compostos de fibra", diz o Dr. Christian Boge, chefe de automação de compósitos da BA Composites GmbH, com sede em Grenzach-Wyhlen, no distrito de Lörrach, em Baden-Württemberg, subsidiária do grupo Broetje-Automation. "A construção leve está se tornando cada vez mais importante neste setor, garantindo economia de energia e, portanto, menor CO2Emissões ". Em particular, os componentes são fabricados a partir da estrutura do corpo. As peças móveis que pesam menos também permitem reduções de custos adicionais. Como os elementos de rolamento e de carga também podem ser mais leves com as cargas dinâmicas reduzidas - reduzir o tamanho é a palavra-chave aqui. "Podemos fabricar peças com formas complexas que ainda são muito fortes", diz ele.

indunorm40415A Broetje-Automation expandiu sua base de tecnologia com a subsidiária para reagir aos desenvolvimentos e crescentes demandas do mercado. A BA Composites fabrica máquinas e equipamentos que permitem aos usuários produzir componentes compostos usando o Automated Fiber Placement (AFP) e o Tape Laying Process (ATL). "Os centros de usinagem são soluções padronizadas e personalizadas, que implementamos em estreita cooperação com nossos clientes", explica o Dr. med. Boge (imagem à direita).

Ambas as tecnologias foram bem-sucedidas na produção de estruturas compostas na indústria aeroespacial. "No entanto, nenhuma inovação está à vista para a produção em massa na indústria automotiva", Boge. "E especialmente neste setor, vemos um grande potencial - especialmente para o processo da AFP. Com o Staxx Compact 1700, os engenheiros agora desenvolveram um centro de usinagem de quatro eixos voltado para o futuro que permite a tecnologia de colocação de fibras economicamente ".

Evite rejeições

Durante o desenvolvimento, era importante combinar as vantagens da colocação de fibras com os requisitos da indústria automotiva. Isso significa que o nível dos custos de produção é muitas vezes decisivo para os fabricantes de veículos na entrega de pedidos. "Com nosso centro de usinagem, o usuário pode processar materiais de fibra de carbono de baixo custo. Nossa planta evita amplamente desperdícios e rejeita. Uma tecnologia integrada de ar condicionado permite a instalação em salas de produção normais ", descreve o Dr. med. Boge.

O centro de usinagem também pode ser combinado com tecnologias de automação, como manuseio de peças ou paletes. "O Staxx Compact 1700 combina, portanto, essa tecnologia sofisticada com um processo sólido e um alto grau de automação para obter o máximo rendimento", explica o Dr. med. Boge. Um componente chave da máquina é um pórtico YZ de dois eixos do tipo pórtico para mover a cabeça de assentamento de fibra. Para isso, a empresa conta com uma solução da Indunorm Bewegungstechnik GmbH com sede em Duisburg e um novo local em Stuttgart.

Muito rígido e peso otimizado

indunorm50415"Nós nos conhecemos no Metav, em Düsseldorf", lembra Folko Ridder, diretor técnico da Indunorm, que realizou as primeiras conversas. "O centro de usinagem precisava ser muito rígido devido às altas cargas estáticas e dinâmicas", acrescenta Axel Joostberens, da Indunorm (foto à esquerda), responsável pela projeção do sistema de eixos no sistema. "Foi necessário um pórtico de eixo sofisticado, que não é apenas extremamente rígido, mas também leve, para otimizar o peso de toda a máquina".

São utilizados eixos lineares acionados por correia dentada com guias de corrente de esferas do tipo SHS da THK. A Indunorm é o maior parceiro de distribuição para a tecnologia de movimento linear desta marca na Europa. Os eixos utilizados são projetados para desempenho, eficiência e, principalmente, refinamento. As linhas de esferas são dispostas em um ângulo de contato de graus 45. Portanto, esta série pode absorver forças uniformemente de todas as direções. Devido ao arranjo X específico do THK das quatro ranhuras de arco circular com contato de dois pontos, o bloco linear pode compensar erros de montagem mesmo sob pressão prévia e implementar movimentos lineares precisos e com bom andamento.

indunorm10415"Determinamos previamente as cargas para o pórtico de eixos a partir das massas móveis, do centro de gravidade e das características dinâmicas", diz Rainer Graf, projetista do sistema de eixos da Indunorm, descrevendo o procedimento. A visão sempre estava em uma relação ideal entre rigidez e peso. Com a ajuda do método dos elementos finitos, os engenheiros foram capazes de prever, avaliar e otimizar o comportamento estrutural, especialmente da faixa angular em relação à sua mecânica. Os perfis de alumínio não teriam atendido aos requisitos ou a estrutura teria se tornado muito grande. "Portanto, contamos com estruturas de chapa de metal não usinadas de design inteligente, nas quais os elementos de guia linear e os componentes da tecnologia de acionamento são integrados, montados e alinhados", explica Graf.

Um revestimento em pó de alta qualidade das peças de chapa metálica garante proteção a longo prazo contra a corrosão dos componentes. Tendo em conta as especificações e especificações elaboradas previamente, as interfaces necessárias também foram definidas durante a fase do projeto e correspondentemente reconstruídas. Os engenheiros da Indunorm também projetaram os servomotores necessários para acionar os eixos lineares com caixas de engrenagens planetárias. "Após a construção e o alinhamento do sistema de dois eixos, as linearidades, angularidades e erros de posicionamento na sala também foram medidos. Preparamos graficamente os resultados das medições correspondentes e os fornecemos para a documentação ", diz Dietmar Heim, diretor administrativo da unidade Indunorm em Stuttgart.

Concentre-se na flexibilidade máxima

indunorm20415O Staxx Compact 1700 fabrica os componentes na forma de pilhas de fibra de carbono. "Depois de iniciar o sistema, as fibras são guiadas em tiras estreitas de uma bobina sobre rolos revestidos até a cabeça de assentamento", diz o gerente de desenvolvimento que descreve o sistema. Lá, o material é temperado. A cabeça de assentamento passa as fitas de fibra sobre uma ferramenta negativa e pressiona-a em sua base. Agora, as lâminas cortam todas as fitas. Isso reduz ao mínimo o desperdício de resíduos. A espessura desejada do componente é criada pela deposição múltipla de tais camadas individuais, cada uma com orientação de fibra ajustável. "A vantagem é que, com este procedimento, reforços locais também são possíveis dentro de um componente", diz o dr. Boge. Como resultado, o AFP oferece possibilidades adicionais para fornecer adaptações locais direcionadas às condições de contorno geométrico ou especificações mecânicas da estrutura.

Para que o usuário seja flexível na produção dos componentes, a BA Composites equipou o centro de usinagem com mais um eixo linear no eixo X e uma plataforma giratória. Essa construção lida com paletes equipados com os componentes. "Aqui usamos um drive de rack e guias lineares THK", explica Axel Joostberens. "Nós projetamos e entregamos esses componentes e os integramos construtivamente na estrutura de base".

A cooperação intensiva valeu a pena

A rápida implementação deste projeto - desde o estabelecimento do contato até a entrega do portal do eixo específico do cliente em setembro do 2014 - só foi possível graças à cooperação estreita e confiante. Em Paris, a BA Composites convenceu o júri do Prêmio de Inovação JEC Europe 2015 com o Staxx Compact 1700 e ganhou o prêmio na categoria "Processo".
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