캘리포니아에 본사를 둔 제조업체인 ACPT Inc.는 기계 공급업체와 협력하여 자동 필라멘트 와인딩 기계를 갖춘 혁신적인 반자동 생산 라인을 구축했습니다. #작업진행중 #자동화
ACPT의 탄소 섬유 복합 드라이브 샤프트는 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 사진 출처, 모든 이미지 : Roth Composite Machinery
수년 동안 복합 재료 제조업체인 Advanced Composites Products & Technology Inc.(미국 캘리포니아주 헌팅턴 비치 ACPT)는 탄소 섬유 복합 구동 샤프트-탄소 섬유 복합 재료 또는 전면 및 후면 부품 대부분의 차량의 구동 시스템입니다. 처음에는 자동차 분야에서 사용되었지만 이러한 다기능 구성 요소는 해양, 상업, 풍력 에너지, 국방, 항공 우주 및 산업 응용 분야에서도 널리 사용됩니다. 수년에 걸쳐 ACPT는 탄소 섬유 복합 드라이브 샤프트에 대한 수요가 꾸준히 증가해 왔습니다. 수요가 계속 증가함에 따라 ACPT는 제조 효율성이 더 높은 더 많은 드라이브 샤프트(매주 수백 개의 동일한 샤프트)를 제조해야 할 필요성을 인식했으며, 이는 자동화의 새로운 혁신으로 이어져 궁극적으로 새로운 시설의 설립으로 이어졌습니다.
ACPT에 따르면 드라이브 샤프트에 대한 수요가 증가하는 이유는 탄소 섬유 드라이브 샤프트가 금속 드라이브 샤프트에 비해 더 높은 토크 용량, 더 높은 RPM 기능, 더 나은 신뢰성, 더 가벼운 무게 및 높은 충격에도 비교적 무해한 탄소섬유로 분해되어 소음, 진동, 거칠기(NVH)를 감소시킵니다.
또한, 전통적인 강철 구동 샤프트와 비교하여 자동차 및 트럭의 탄소 섬유 구동 샤프트는 주로 복합 재료의 회전 질량이 더 가볍기 때문에 차량 뒷바퀴의 마력을 5% 이상 증가시킬 수 있는 것으로 보고되었습니다. 강철에 비해 경량 탄소 섬유 구동 샤프트는 더 많은 충격을 흡수하고 더 높은 토크 용량을 가지므로 타이어가 미끄러지거나 도로에서 분리되는 일 없이 더 많은 엔진 출력을 바퀴에 전달할 수 있습니다.
수년 동안 ACPT는 캘리포니아 공장에서 필라멘트 와인딩을 통해 탄소 섬유 복합 구동 샤프트를 생산해 왔습니다. 요구 수준까지 확장하기 위해서는 설비 규모를 늘리고, 생산 장비를 개선하며, 가능한 한 인간 기술자에서 자동화된 공정으로 책임을 전환하여 공정 관리 및 품질 검사를 단순화해야 합니다. 이러한 목표를 달성하기 위해 ACPT는 두 번째 생산 시설을 건설하고 더 높은 수준의 자동화를 갖추기로 결정했습니다.
ACPT는 자동차, 국방, 해양 및 산업 산업 분야의 고객과 협력하여 필요에 따라 구동축을 설계합니다.
ACPT는 1년 반 동안 새로운 공장과 생산 장비를 설계, 건설, 구매, 설치하는 과정에서 드라이브 샤프트 생산 중단을 최소화하기 위해 미국 위스콘신주 스코필드에 이번 신규 생산 시설을 설립했으며, 이 중 10개월은 건설에 전념하며, 자동 필라멘트 와인딩 시스템 납품 및 설치.
복합 드라이브 샤프트 생산 공정의 각 단계는 필라멘트 와인딩, 수지 함량 및 습윤 제어, 오븐 경화(시간 및 온도 제어 포함), 맨드릴에서 부품 제거, 각 단계 맨드릴 프로세스 간 처리 등 자동으로 평가됩니다. 그러나 예산상의 이유와 필요한 경우 제한된 수의 R&D 실험을 허용하는 덜 영구적인 모바일 시스템에 대한 ACPT의 요구로 인해 오버헤드 또는 플로어 스탠딩 갠트리 자동화 시스템을 옵션으로 사용하는 것을 거부했습니다.
여러 공급업체와 협상한 후 최종 솔루션은 두 부분으로 구성된 생산 시스템이었습니다. Roth Composite Machinery(독일 스테판부르크)의 여러 와인딩 카트가 있는 유형 1, 2축 자동 필라멘트 릴 와인딩 시스템; 또한 고정된 자동화 시스템이 아닌 Globe Machine Manufacturing Co.(Tacoma, Washington, USA)에서 설계한 반자동 스핀들 핸들링 시스템입니다.
ACPT는 Roth 필라멘트 와인딩 시스템의 주요 장점과 요구 사항 중 하나는 두 개의 스핀들이 동시에 부품을 생산할 수 있도록 설계된 입증된 자동화 기능이라고 밝혔습니다. 이는 ACPT의 독점 드라이브 샤프트에 여러 가지 재료 변경이 필요하다는 점을 고려할 때 특히 중요합니다. 재료가 변경될 때마다 서로 다른 섬유를 자동 및 수동으로 절단하고 실을 꿰고 다시 연결하기 위해 Roth의 RCA(Roving Cut and Attach) 기능을 사용하면 와인딩 기계가 여러 제조 카트를 통해 자동으로 재료를 변경할 수 있습니다. Roth 수지 욕조 및 섬유 드로잉 기술은 과포화 없이 정확한 섬유 대 수지 습윤 비율을 보장하여 수지를 너무 많이 낭비하지 않고 와인더가 기존 와인더보다 빠르게 작동할 수 있도록 합니다. 와인딩이 완료된 후 와인딩 머신은 와인딩 머신에서 맨드릴과 부품을 자동으로 분리합니다.
와인딩 시스템 자체는 자동화되어 있지만 이전에는 수동으로 수행되었던 각 제조 단계 사이의 맨드릴 처리 및 이동의 상당 부분이 여전히 남아 있습니다. 여기에는 맨드릴을 준비하고 이를 와인딩 머신에 연결하고, 감긴 부품이 있는 맨드릴을 경화를 위해 오븐으로 옮기고, 경화된 부품이 있는 맨드릴을 이동하고, 맨드릴에서 부품을 제거하는 작업이 포함됩니다. 이에 대한 해결책으로 Globe Machine Manufacturing Co.는 트롤리에 위치한 맨드릴을 수용하도록 설계된 일련의 트롤리와 관련된 프로세스를 개발했습니다. 카트의 회전 시스템은 맨드릴이 와인더와 추출기 안팎으로 이동할 수 있도록 위치를 지정하는 데 사용되며, 부품이 수지에 젖어 오븐에서 경화되는 동안 계속 회전합니다.
이 맨드릴 카트는 맨드릴을 사용하여 지상에 장착된 두 세트의 컨베이어 암(하나는 코일러에 있고 다른 하나는 통합 추출 시스템에 있음)의 도움을 받아 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 이동합니다. 각 프로세스의 나머지 축. 카트의 맞춤형 척은 Roth 기계의 자동 척과 협력하여 스핀들을 자동으로 고정하고 해제합니다.
Roth 2축 정밀 수지 탱크 조립체. 이 시스템은 복합 재료의 두 개의 메인 샤프트용으로 설계되었으며 전용 재료 와인딩 카로 운반됩니다.
이 맨드릴 이송 시스템 외에도 Globe는 두 개의 경화 오븐도 제공합니다. 경화 및 맨드릴 추출 후 부품은 정밀한 길이 절단기로 옮겨지고, 이어서 수치 제어 시스템을 통해 튜브 끝을 처리한 다음 프레스 피팅을 사용하여 세척하고 접착제를 도포합니다. 최종 사용 고객을 위해 포장 및 배송되기 전에 토크 테스트, 품질 보증 및 제품 추적이 완료됩니다.
ACPT에 따르면 이 공정의 중요한 측면은 각 와인딩 그룹의 시설 온도, 습도 수준, 섬유 장력, 섬유 속도 및 수지 온도와 같은 데이터를 추적하고 기록하는 능력입니다. 이 정보는 제품 품질 검사 시스템 또는 생산 추적을 위해 저장되며, 이를 통해 운영자는 필요할 때 생산 조건을 조정할 수 있습니다.
Globe가 개발한 전체 프로세스는 "반자동화"라고 설명됩니다. 왜냐하면 작업자가 여전히 버튼을 눌러 프로세스 순서를 시작하고 카트를 오븐 안팎으로 수동으로 움직여야 하기 때문입니다. ACPT에 따르면 Globe는 미래에 시스템에 대한 더 높은 수준의 자동화를 계획하고 있습니다.
Roth 시스템에는 2개의 스핀들과 3개의 독립 와인딩 카가 포함되어 있습니다. 각 와인딩 트롤리는 다양한 복합 재료를 자동으로 운반하도록 설계되었습니다. 복합 재료는 두 스핀들에 동시에 적용됩니다.
새 공장에서 생산 첫해를 보낸 후, ACPT는 장비가 노동력과 자재를 절약하고 지속적으로 고품질 제품을 제공하면서 생산 목표를 달성할 수 있음을 성공적으로 입증했다고 보고했습니다. 회사는 향후 자동화 프로젝트에서 Globe and Roth와 다시 협력하기를 희망합니다.
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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게시 시간: 2021년 8월 7일