Pabrikan ACPT Inc. yang berbasis di California bekerja sama dengan pemasok mesin untuk membangun lini produksi semi-otomatis inovatif yang dilengkapi dengan mesin penggulung filamen otomatis. #workinprogress #Otomasi
Poros penggerak komposit serat karbon ACPT digunakan di berbagai industri. Sumber foto, semua gambar: Roth Composite Machinery
Selama bertahun-tahun, produsen material komposit Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, California, AS) telah berkomitmen untuk mengembangkan dan menyempurnakan desain poros penggerak komposit serat karbon-material komposit serat karbon atau pipa logam besar yang menghubungkan bagian depan dan belakang Sistem penggerak di bawah sebagian besar kendaraan. Meskipun awalnya digunakan di bidang otomotif, komponen multifungsi ini juga banyak digunakan dalam aplikasi kelautan, komersial, energi angin, pertahanan, dirgantara, dan industri. Selama bertahun-tahun, ACPT telah melihat peningkatan yang stabil dalam permintaan poros penggerak komposit serat karbon. Seiring dengan meningkatnya permintaan, ACPT menyadari kebutuhan untuk memproduksi poros penggerak dalam jumlah yang lebih besar dengan efisiensi produksi yang lebih tinggi—ratusan poros yang sama setiap minggunya—yang mengarah pada inovasi baru dalam otomasi dan, pada akhirnya, pendirian fasilitas baru.
Menurut ACPT, alasan meningkatnya permintaan poros penggerak adalah karena poros penggerak serat karbon memiliki kombinasi fungsi yang unik dibandingkan poros penggerak logam, seperti kapasitas torsi lebih tinggi, kemampuan RPM lebih tinggi, keandalan lebih baik, bobot lebih ringan, dan cenderung untuk terurai menjadi serat karbon yang relatif tidak berbahaya pada benturan tinggi dan mengurangi kebisingan, getaran, dan kekasaran (NVH).
Selain itu, dibandingkan dengan poros penggerak baja tradisional, poros penggerak serat karbon pada mobil dan truk dilaporkan dapat meningkatkan tenaga kuda roda belakang kendaraan lebih dari 5%, terutama karena massa putar material komposit yang lebih ringan. Dibandingkan dengan baja, poros penggerak serat karbon yang ringan dapat menyerap benturan lebih besar dan memiliki kapasitas torsi lebih tinggi, sehingga dapat menyalurkan lebih banyak tenaga mesin ke roda tanpa menyebabkan ban selip atau terpisah dari jalan.
Selama bertahun-tahun, ACPT telah memproduksi poros penggerak komposit serat karbon melalui gulungan filamen di pabriknya di California. Untuk memperluas ke tingkat yang diperlukan, perlu untuk meningkatkan skala fasilitas, meningkatkan peralatan produksi, dan menyederhanakan pengendalian proses dan pemeriksaan kualitas dengan sebanyak mungkin mengalihkan tanggung jawab dari teknisi manusia ke proses otomatis. Untuk mencapai tujuan tersebut, ACPT memutuskan untuk membangun fasilitas produksi kedua dan melengkapinya dengan otomatisasi tingkat lebih tinggi.
ACPT bekerja sama dengan pelanggan di industri otomotif, pertahanan, kelautan, dan industri untuk merancang poros penggerak sesuai dengan kebutuhan mereka.
ACPT mendirikan fasilitas produksi baru di Schofield, Wisconsin, AS untuk meminimalkan gangguan produksi poros penggerak selama 1,5 tahun proses perancangan, konstruksi, pembelian, dan pemasangan pabrik dan peralatan produksi baru, yang 10 bulannya didedikasikan untuk Konstruksi, pengiriman dan pemasangan sistem penggulungan filamen otomatis.
Setiap langkah proses produksi poros penggerak komposit dievaluasi secara otomatis: penggulungan filamen, kandungan resin dan kontrol pembasahan, pengawetan oven (termasuk kontrol waktu dan suhu), pelepasan komponen dari mandrel, dan pemrosesan di antara setiap langkah proses Mandrel. Namun, karena alasan anggaran dan kebutuhan ACPT akan sistem bergerak yang tidak terlalu permanen untuk memungkinkan eksperimen R&D dalam jumlah terbatas jika diperlukan, ACPT menolak menggunakan sistem otomasi gantry yang berdiri di atas atau di lantai sebagai pilihan.
Setelah bernegosiasi dengan banyak pemasok, solusi akhirnya adalah sistem produksi dua bagian: gulungan filamen otomatis dua sumbu tipe 1 dengan beberapa kereta penggulung dari sistem Penggulungan Roth Composite Machinery (Stephenburg, Jerman); Selain itu, ini bukan sistem otomatis tetap, tetapi sistem penanganan spindel semi-otomatis yang dirancang oleh Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, AS).
ACPT menyatakan bahwa salah satu keunggulan dan persyaratan utama sistem penggulungan filamen Roth adalah kemampuan otomatisasinya yang telah terbukti, yang dirancang untuk memungkinkan dua spindel memproduksi komponen secara bersamaan. Hal ini sangat penting mengingat poros penggerak milik ACPT memerlukan banyak perubahan material. Untuk memotong, menyambungkan, dan menyambung kembali serat yang berbeda secara otomatis dan manual setiap kali bahan diganti, fungsi Roving Cut and Attach (RCA) Roth memungkinkan mesin penggulung mengganti bahan secara otomatis melalui beberapa keranjang produksinya. Teknologi rendaman resin Roth dan penarikan serat juga dapat memastikan rasio pembasahan serat terhadap resin yang tepat tanpa jenuh berlebih, sehingga penggulung dapat bekerja lebih cepat dibandingkan penggulung tradisional tanpa membuang terlalu banyak resin. Setelah penggulungan selesai, mesin penggulung akan secara otomatis melepaskan mandrel dan bagian-bagiannya dari mesin penggulung.
Sistem penggulungannya sendiri bersifat otomatis, namun masih menyisakan sebagian besar pemrosesan dan pergerakan mandrel di antara setiap langkah pembuatan, yang sebelumnya dilakukan secara manual. Hal ini termasuk menyiapkan mandrel telanjang dan menghubungkannya ke mesin penggulung, memindahkan mandrel dengan bagian yang dililitkan ke oven untuk proses pengawetan, memindahkan mandrel dengan bagian yang diawetkan, dan mengeluarkan bagian dari mandrel. Sebagai solusinya, Globe Machine Manufacturing Co. mengembangkan proses yang melibatkan serangkaian troli yang dirancang untuk mengakomodasi mandrel yang terletak di troli. Sistem putaran pada gerobak digunakan untuk mengatur posisi mandrel agar dapat digerakkan masuk dan keluar dari penggulung dan ekstraktor, dan diputar secara terus menerus sementara bagian-bagiannya dibasahi oleh resin dan diawetkan dalam oven.
Gerobak mandrel ini dipindahkan dari satu stasiun ke stasiun lainnya, dibantu oleh dua set lengan konveyor yang dipasang di darat — satu set pada coiler dan yang lainnya diatur dalam sistem ekstraksi terintegrasi — dengan mandrel. Gerobak bergerak secara terkoordinasi, dan mengambil sumbu sisanya untuk setiap proses. Chuck khusus pada troli secara otomatis menjepit dan melepaskan spindel, berkoordinasi dengan chuck otomatis pada mesin Roth.
Rakitan tangki resin presisi dua sumbu Roth. Sistem ini dirancang untuk dua poros utama material komposit dan diangkut ke mobil penggulungan material khusus.
Selain sistem transfer mandrel ini, Globe juga menyediakan dua oven curing. Setelah pengawetan dan ekstraksi mandrel, bagian-bagian tersebut dipindahkan ke mesin pemotong dengan panjang yang presisi, diikuti dengan sistem kontrol numerik untuk memproses ujung tabung, dan kemudian pembersihan dan penerapan perekat menggunakan alat kelengkapan tekan. Pengujian torsi, jaminan kualitas, dan pelacakan produk diselesaikan sebelum pengemasan dan pengiriman untuk pelanggan penggunaan akhir.
Menurut ACPT, aspek penting dari proses ini adalah kemampuannya untuk melacak dan mencatat data seperti suhu fasilitas, tingkat kelembaban, tegangan serat, kecepatan serat, dan suhu resin untuk setiap kelompok belitan. Informasi ini disimpan untuk sistem pemeriksaan kualitas produk atau pelacakan produksi, dan memungkinkan operator menyesuaikan kondisi produksi bila diperlukan.
Seluruh proses yang dikembangkan oleh Globe digambarkan sebagai “semi-otomatis” karena operator manusia masih perlu menekan tombol untuk memulai rangkaian proses dan secara manual memindahkan kereta masuk dan keluar dari oven. Menurut ACPT, Globe membayangkan tingkat otomatisasi sistem yang lebih tinggi di masa depan.
Sistem Roth mencakup dua spindel dan tiga mobil belitan independen. Setiap troli berliku dirancang untuk pengangkutan material komposit yang berbeda secara otomatis. Material komposit diterapkan pada kedua spindel secara bersamaan.
Setelah tahun pertama produksi di pabrik baru, ACPT melaporkan bahwa peralatan tersebut telah berhasil menunjukkan bahwa mereka dapat mencapai target produksi sekaligus menghemat tenaga kerja dan bahan serta menyediakan produk berkualitas tinggi secara konsisten. Perusahaan berharap dapat bekerja sama lagi dengan Globe dan Roth dalam proyek otomasi di masa depan.
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).
Setelah lebih dari 30 tahun pengembangan, integrasi in-situ akan memenuhi janjinya untuk menghilangkan pengencang dan autoklaf, dan mewujudkan bodi multifungsi yang terintegrasi.
Volume unit yang tinggi dan persyaratan bobot yang rendah pada casing baterai bus listrik telah mendorong pengembangan sistem resin epoksi khusus TRB Lightweight Structures dan jalur produksi komposit otomatis.
Pelopor pemrosesan non-autoklaf dalam aplikasi luar angkasa menjawab dengan jawaban yang memenuhi syarat namun antusias: Ya!
Waktu posting: 07 Agustus-2021