ENGEL Lança Célula Robótica com Infravermelho para Produção Eficiente em Larga Escala de Compósitos Termoplásticos Leves

A célula de produção da ENGEL usa radiação infravermelha para aquecer e conformar três organosheets de espessuras diferentes, e moldar uma superfície visível de alta qualidade na mesma etapa do processo de injeção. Fonte | ENGEL

O fabricante de máquinas de injeção e provedor de soluções de sistemas ENGEL Austria anunciou que na feira K 2019 (Düsseldorf, Alemanha, 16-23 out.) introduzirá uma tecnologia de cura por infravermelho como parte de sua célula de fabricação que apresenta pré-conformação de compósitos com sobremoldagem por injeção termoplástica.

A ENGEL usará o processo organomelt para produzir peças demonstradoras que refletem as últimas inovações para módulos de portas de carros. A célula de produção da ENGEL é dita ser a primeira no mundo a usar radiação infravermelha para aquecer e conformar três organosheets de espessuras diferentes, bem como moldar uma superfície visível de alta qualidade na mesma etapa do processo de injeção. O sistema será equipado com três robôs articulados ENGEL easix operando simultaneamente.

"Compósitos termoplásticos estão crescendo em importância quando se trata de redução de peso na indústria automotiva," diz Dr. Norbert Müller, chefe do Centro de Tecnologias de Compósitos Leves da ENGEL.

Existem duas razões principais para isso. Primeiro, a abordagem termoplástica consistente torna possível integrar eficientemente a conformação e funcionalização de pré-pregs reforçados com fibra, o que reduz custos unitários. Segundo, o uso de polímeros exclusivamente termoplásticos torna mais fácil desenvolver estratégias de reciclagem.

"Retornar componentes compósitos ao ciclo de material ao fim de sua vida útil é uma das prioridades para desenvolvimento contínuo no setor de veículos elétricos," nota Müller. "Soluções termoplásticas estão se tornando um método cada vez mais frequente, mesmo na construção de aeronaves."

A resposta da ENGEL à necessidade de transporte sustentável é o organomelt. No processo organomelt, pré-pregs reforçados com fibra com matriz termoplástica, como organosheets e fitas, são aquecidos, inseridos no molde, conformados lá e diretamente sobremoldados com termoplástico. O processo já foi usado em manufatura de alto volume, com ENGEL organomelt usado para produção totalmente automatizada de itens como carregadores de front-end.

À medida que o processo passa por desenvolvimento adicional, a ENGEL está trabalhando junto com seus clientes e parceiros nos aspectos de produção do design de componentes compósitos com distribuição de carga direcionada.

"No futuro, vários pré-pregs diferentes serão combinados para cada componente para adaptar as características de construção leve à forma do componente relevante, bem como às diferentes tensões em áreas individuais dentro do componente," explica Müller. "A célula de produção na feira K demonstrará claramente esse grande potencial."

O processo de moldagem foi desenvolvido em parceria com o fornecedor automotivo Brose (Coburg, Alemanha). A ENGEL diz que a célula de produção é atualmente o único sistema no mundo que pode processar simultaneamente três organosheets de formatos diferentes entre 0,6 mm e 2,5 mm de espessura em um processo totalmente automatizado envolvendo fornos IR integrados. As diferentes tensões nas áreas individuais do componente podem ser tratadas graças à seleção direcionada de organosheets com base na distribuição de carga — um resultado que a Brose ajudou a garantir através de uma variedade de processos de simulação. A peça demonstradora a ser produzida na feira K, por exemplo, é mais rígida em sua área do quadro da janela do que no interior da porta.

As diferentes tensões nas áreas individuais do componente podem ser tratadas graças à seleção direcionada de organosheets com base na distribuição de carga. Fonte | ENGEL

Integração ultracompacta de forno IR

Um dos desafios no processamento de organosheets é o aquecimento dos pré-pregs. O tempo que eles levam para aquecer e resfriar depende de sua espessura. Aquecer o material rapidamente sem danificá-lo é importante, assim como uma transição rápida e direta para o molde para o pré-preg aquecido. A célula de produção organomelt da ENGEL é baseada em uma máquina de injeção duo 3660/800 e inclui dois fornos IR integrados para esta razão. Há um forno IR vertical posicionado diretamente acima da unidade de fechamento para aquecer o organosheet, que tem apenas 0,6 mm de espessura. Dessa forma, o organosheet fino chega ao molde rapidamente, garantindo que ainda não tenha esfriado e se tornado impossível de conformar. Um forno IR padrão horizontal sobre um pedestal acima do prato móvel será usado para os dois organosheets mais espessos (1 mm e 2,5 mm). Este arranjo encurta a distância entre o forno e o molde, além de economizar espaço, já que o forno não precisa de espaço de piso separado. Ambos os fornos IR foram desenvolvidos e fabricados internamente pela ENGEL. Estes e os três robôs easix são totalmente integrados com a unidade de controle CC300 da IMM e podem ser controlados centralmente via display da máquina.

Todos os três organosheets são aquecidos ao mesmo tempo. Dois dos três robôs easix estão então disponíveis para manipular os organosheets. Estes estão localizados um ao lado do outro acima da unidade de fechamento. Enquanto o primeiro robô é responsável pela manipulação dos dois organosheets mais espessos, o segundo robô cuida da folha mais fina. Durante todo o processo de aquecimento, ele mantém o organosheet na frente do campo de radiação vertical para que possa ser colocado no molde após o período de aquecimento definido. O terceiro robô está localizado próximo à unidade de fechamento. Seu trabalho é remover a peça moldada, enquanto ao mesmo tempo move um dos três organosheets para o molde para o processo de injeção.

Os organosheets, obtidos do produtor chinês de matéria-prima Kingfa (Xangai, China), são feitos de fibras de vidro e usam polipropileno como material de matriz. Quando o molde — construído por Georg Kaufmann Formenbau (Remetschwil, Suíça) — fecha, os organosheets são conformados. Imediatamente depois, são sobremoldados com polipropileno reforçado com fibra de vidro dentro do mesmo molde. Nervuras de reforço são moldadas na parte traseira do componente, enquanto um grão com aparência de couro é moldado no lado visível.

"Ao sobremoldar diretamente os organosheets, podemos alcançar um excelente visual de couro granulado, que anteriormente era visto como impossível quando se tratava de organosheets," diz Müller. "A esse respeito, estamos lançando as bases para produzir grandes estruturas de portas termoplásticas estruturais usando o processo organomelt no futuro."

Automação desempenha papel fundamental

As soluções de produção desenvolvidas pela ENGEL em seu Centro de Tecnologias de Compósitos Leves são distintas por sua alta eficiência e custo-benefício — ambos requisitos essenciais para aplicações de produção de alto volume.

"A considerável expertise da ENGEL em automação desempenha um papel importante," diz Walter Aumayr, vice-presidente da divisão de Automação e Sistemas de Compósitos da ENGEL.

Com três robôs articulados ENGEL easix todos operando ao mesmo tempo, a célula organomelt no estande da ENGEL na feira fornecerá um exemplo de ponta de processamento integrado de compósitos, e é a célula de produção mais complexa que a ENGEL já exibiu em uma feira comercial.

"Quanto mais etapas de processo incorporamos e mais sistemas individuais uma célula de produção inclui, mais complicado o processo como um todo se torna," diz Aumayr. "Como provedor de soluções de sistemas, a ENGEL garantiu que há uma lógica operacional consistente e gerenciamento de dados conjunto em toda a célula, tornando muito mais fácil o uso de robôs articulados. Os robôs easix podem ser operados relativamente simplesmente pelos trabalhadores envolvidos na injeção no chão de fábrica."

Um aspecto especial dos sistemas ENGEL é que os fornos IR também são totalmente integrados na unidade de controle CC300, garantindo que há uma lógica operacional uniforme para todo o processo. Além disso, como a máquina de moldagem, robôs e unidades periféricas todos acessam o mesmo banco de dados na solução de sistemas ENGEL, o risco de erro diminui e a eficiência aumenta. Sem necessidade de hardware adicional, os robôs articulados easix podem sincronizar seus movimentos com os movimentos no molde, como os de extrações de núcleo ou ejetores.

"Como resultado, podemos reduzir tanto tempos de ciclo quanto investimento de capital, especialmente quando se trata de sistemas de grande escala," diz Aumayr.