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功能化复合材料的机器人注射成型

Anybrid可实现紧凑,灵活的混合喷射成型/用于较小系列和较大部件的包覆成型。
#自动化

罗宾机器人注塑机覆盖CFRP管

照片Credit:Anybrid GmbH

Anybrid GmbH是一家(德国德累斯顿)是在图德累斯顿的轻质工程和聚合物技术(ILK)研究所的分拆。ILK与行业合作开发新的轻质技术,重点是钢筋聚合物复合材料。“我们两年前开发了这款机器化注塑机以生产混合组件,”曼德布奇首席商务官Michael Stegelmann说。混合组件是指用结构化 - 例如,复合管或金属电动车底盘 - 注塑成型塑料,以产生局部附着点,加强肋等。

这一过程,被称为过度成型或混合注射成型,在过去的5-6年里获得了很多关注,但在一个更传统的形式-钢模在一个模压机附加注射单元。Anybrid基本上把这个装置缩小成红色和黑色的c形末端执行器,如上图和下图所示。其结果是革命性的,使拉挤或挤压在退出成型模具时可以进行复模,或大型结构在移动到装配线时实现功能化。

罗宾

ROBIN是“机器人注射成型”的缩写,于2019年在德国杜塞尔多夫的K展上首次亮相。Stegelmann说:“我们去年成立了这家公司,现在正与客户合作,使用这些设备建立试点生产线。”他解释说,这个概念是通过使用小的注射单元和紧凑、廉价、可以快速交换的模具来减少注塑机的质量。

碳纤维增强聚合物组分减少了罗宾末端效应器的重量。照片Credit:Anybrid GmbH

Stegelmann解释说:“ROBIN末端执行器由碳纤维复合材料制成的c型框架组成,在外部你可以看到一个铝框架。“框架包含了轻量锁定系统,在注塑过程中处理多达12吨的加载力,从模具的上部到下部。”ROBIN还可以伸出横跨大型结构的1米悬臂。“这是我们ILK的技术诀窍——如何正确地使用碳纤维和轻质材料。”

传统的注射成型方法需要大型的压力机和昂贵的模具。因此,它被限制在大系列/大批量生产。相比之下,ROBIN可以在较大的组件上制造小系列或多个不同的模具。Stegelmann说:“原理是,我们的机器具有如此大的灵活性,几乎可以使任何复合材料或结构功能化。”

罗宾移动注塑使功能化成为可能

Anybrid的移动注射成型方法为各种各样的功能化提供了一种负担得起的方法——例如,紧固件和LED灯的嵌入,局部加强筋和定制的末端配件——复合管材、管材、型材、板材甚至更大的结构,提供了未来制造所需的灵活性。照片Credit:Anybrid GmbH

施特格尔曼解释说:“我们尽量缩小模具的尺寸以降低成本,所以你只需要几千欧元就可以建一个模具。”“这允许一个集成的快速更换系统,因为只需要改变一个小的模具区域。比如,你有一条装配线,可以快速改变模具,在生产线的两个不同边做不同的部分。您可以使用两个罗宾系统或一个罗宾系统,并快速更改模具。所以,你有很高的灵活性。”

尺寸的减少限制了可以覆盖的区域。“目前,我们的注射剂量限制在50-60克,”Stegelmann说。“我们开发的ROBIN只有140公斤重,这使得使用更小、更便宜的自动化设备成为可能。我们现在专注于功能化管道和配置文件,并将较小的元素添加到较大的结构中。”

在包覆成型中实现了良好的联系

“这实际上是我们的背景,”Stegelmann说,参考了任何四个联合创始人。“我们在过去10年或15年的许多项目中完成了这一点,结合不同的材料并找到正确的粘合,我在挤出过程中做了博士学位,当你结合不同的材料时,它总是挑战。您总是需要一些额外的准备粘合等等离子体处理或激光处理,以改变表面结构,尤其是当将塑料或增强塑料粘合到金属上时。复合材料有点容易,因为您可以将聚合物矩阵与注塑材料和基板匹配。“

例如,在下面的覆盖管中,三井化学欧洲(杜塞尔多夫,德国)提供碳纤维增强聚丙烯(PP)单向(UD)磁带和INOMETA(赫尔福德,德国)使用这些来生产复合管,然后复杂地包覆成型。“官能化与管道制成相同,”Stegelmann说。“我们用不合因和碳纤维增强的PP材料超出了它,也具有玻璃纤维增​​强剂。与罗宾,你可以用市场上的任何热塑性材料制造。“

后者是Anybrid帮助客户进行测试的原因。施特格尔曼指出:“我们的客户不确定他们的材料是否能相互结合。”“我们让他们给我们送一些材料,然后我们做一些小型、简单的结构来测试。我们有一个小模具加强肋,我们可以注射模具到不同的板。例如,如果客户寄给我们一些复合板的样品,我们可以用他们的注塑材料在这些复合板上复模。这是第一步,我们对不同材料的键合行为进行了可行性研究。然后,我们可以做一些分析,并提出优化建议。”

潜在的应用

使用ROBIN函数化的管子和管道

Robin用于用CFRP和其他材料进行官能化管道和管道。

Stegelmann说:“我们仍在探索应用,但我们最初的工作是使用管道和型材。”Stegelmann说:“我们的想法之一是依次将不同的结构带到这些连续的、可能非常长的形状上。”所以,元素可以直接应用到管道上。这些概念已经被INOMETA和Herone(德国德累斯顿)集成轴向连接系统和形状配件齿轮。这也可能在航空业中有趣,您需要各种僵硬增强功能,也许希望添加附件等功能。而且,例如,您可以具有纵梁或框架,但长度的变化很多。通过我们的技术,有可能保持高水平的自动化,只需改变您从一个部件到下一个部分的元素。“

Stegelmann说:“大型组件也有潜力。”“在ILK工作的最后几年,我们开发了许多不同的混合组件,使用钢,塑料和复合材料。我们可以看到,覆盖成型的剪辑在结构框架和底盘组装的意义。随着向电动汽车和氢燃料系统的转变,我们看到,让装配线和工艺尽可能灵活是非常重要的,以便为未来可能需要的各种不同的组件做好准备。使用ROBIN,您可以轻松地调整局部增强,例如,可以调整结构的刚度。然而,我们希望将这种能力扩展到汽车和航空航天领域之外。我们的想法是让小型公司能够负担得起这种混合技术,并在其他领域和其他应用中实现更小数量的应用。”

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