맞춤 공정으로 1분마다 합성 브레이크 페달 생산

Tier 1 Boge Rubber &Plastics Group(독일 담메)은 세계에서 가장 가볍고, 가장 저렴하며, 가장 강력한 복합 브레이크 페달을 생산하며 최초의 상용 제품입니다. 1월 FOD("열가소성 복합 구조가 안전에 중요한 브레이크 페달의 금속을 대체" 참조)에 자세히 설명된 대로 공급업체는 현재 독일 자동차 제조업체에서 생산하는 4개의 차량 플랫폼에 대해 연간 25만 개의 브레이크 페달을 생산하고 있으며 시스템은 최대 1개까지 생산할 수 있습니다. 연간 백만 페달. 페달은 구조적이며 기존 강철 및 알루미늄과 동일한 엄격한 성능 요구 사항을 충족해야 하며 설계에는 세 가지 유형의 유리 강화 열가소성 복합 재료가 포함되어 있기 때문에 이는 중요합니다.

섬유 효율을 높이는 3가지 재료

페달을 가볍고 얇고 비용 효율적으로 유지하고 까다로운 OEM 사양을 충족할 수 있도록 Boge는 연속 유리 섬유 유기 시트를 쉘 구조로 사용하여 최대 3,000뉴턴에 달하는 부품의 주요 하중을 ​​전달합니다. Organosheet 블랭크는 공급업체 Lanxess Deutschland GmbH(독일 쾰른)에 의해 완전히 통합된 2~3개의 레이어가 있는 크기로 미리 절단되어 공급됩니다. 유기시트 블랭크의 주요 하중 경로를 강화하기 위해 Boge는 유한 요소 시뮬레이션 결과를 기반으로 방향 및 레이업에 단방향(UD) 유리 섬유 테이프 스트립(미국 텍사스주 어빙 소재 Celanese Corp. 제공)을 추가합니다. 이를 위해 Boge는 OEM 고객이 지정한 온도 및 습도 조건에서 각 재료에 대해 측정된 응력/변형률 곡선을 기반으로 회사가 공급업체와 함께 개발한 재료 카드와 수정한 소프트웨어를 사용합니다. 기능적 기하학을 추가하기 위해 Boge는 오버몰딩된 절단 유리 섬유 화합물(여러 공급업체)을 사용하여 구조적 리브와 부착 기능을 제공합니다.

모든 재료는 자동차 산업에서 널리 사용되는 견고한 폴리머인 사전 착색된 흑색 폴리아미드 6(PA6)의 매트릭스를 특징으로 합니다. OEM 사양이 요구하는 경우 Boge는 오버몰딩 컴파운드에 더 높은 온도, 덜 흡습성인 PA6/6 매트릭스를 사용할 수도 있습니다. 두 폴리머는 서로 결합하기에 충분히 유사하기 때문입니다. Boge는 세 가지 다른 형태의 유리 보강재와 함께 세 가지 유형의 복합 재료를 사용하여 과도한 엔지니어링을 피하면서 성능 요구 사항을 충족하는 데 필요한 위치에 섬유를 정확하게 배치할 수 있습니다. 이 하이브리드 복합 접근 방식의 지속적인 효과는 재료 사용량, 공칭 벽 두께, 주기 시간 및 전체 부품 비용을 줄이는 것입니다.

공정 단계 및 장비 기준

자동화/조립 라인 개발업체 M.A.i.와 제휴 GmbH &Co. KG(독일 Kronach)에 소재한 Boge는 빠르고 효율적이며 품질이 검증된 부품을 저렴한 비용으로 생산하는 3단계 생산 공정을 개발했습니다. 프로세스와 장비를 설계할 때 팀은 여러 요구 사항을 가지고 있었습니다. 첫째, 부품 비용을 낮게 유지하기 위해 회사는 총 유효 주기 시간을 ~1분으로 유지해야 했습니다. 이를 달성하려면 자재가 제조 셀을 통해 원활하게 이동할 수 있도록 자동화가 필요합니다.

둘째, 오가노시트 블랭크는 미리 쌓이고 완전히 통합되어 크기에 맞게 미리 절단(윤곽)되어 제공되지만 다양한 페달 디자인의 요구 사항은 팀이 보강을 위해 다양한 길이의 테이프 스트립을 자르고, 방향을 지정하고, 다른 위치와 방향으로 배치할 수 있는 유연성이 필요했음을 의미했습니다. 오가노시트 쉘의 주요 하중 경로. 다시 말하지만, 비용을 절감하기 위해 맞춤형 테이프 레이팅 프로세스는 속도는 물론 높은 수준의 유연성과 제어 기능을 제공하도록 설계되었습니다.

공정 시작 시 제조 셀은 두 개의 사전 절단된 스택을 보유합니다. 한 번에 4개 크릴의 UD 테이프와 카세트의 유기 시트 블랭크. 먼저 로봇이 오가노시트의 윤곽이 있는 블랭크를 집어서 작업 표면으로 옮깁니다. 동시에 UD 테이프가 배출되어 필요한 길이로 절단됩니다. 그런 다음 컨베이어가 진행됨에 따라 스트립을 제자리에 고정하는 진공 벨트에 스트립을 놓습니다. 다음으로, 회전 픽 앤 플레이스 장치(엔드 이펙터)가 있는 로봇이 진공 벨트에서 한 번에 한 스트립을 뽑고 카메라가 각 스트립의 품질, 치수 및 위치를 확인합니다. 4개의 조각이 모두 선택되면 로봇은 작업 공간으로 이동하여 이미지 기반 위치 수정에 의해 결정된 위치와 위치에 있는 오가노시트 블랭크에 한 번에 하나의 스트립을 배치하기 시작합니다. 각 스트립이 배치될 때 레이저에 의해 생성된 다중 스폿 용접에 의해 이동이 방지됩니다. 한편, 더 많은 테이프 스트립이 절단되어 진공 벨트에 배치되고 주어진 브레이크 페달 설계에 필요한 모든 테이프가 쌓이고 오르가노시트의 올바른 위치에 고정될 때까지 프로세스가 반복됩니다.

이 맞춤형 섬유 블랭크를 생산하는 시스템은 100% 수치 제어되며 작업의 모든 측면은 최대 유연성을 위해 완전히 프로그래밍할 수 있습니다. 각 단계에서 시스템의 온라인 품질 관리(QC) 시스템에 연결된 카메라 또는 기타 센서는 테이프 스트립과 유기 시트 쉘의 모든 가장자리와 위치를 감지하고 이러한 재료의 기하학적 데이터를 알려진 매개변수와 비교하여 각 재료가 다음과 같은지 확인합니다. 필요한 위치에 배치됩니다.

높은 생산 속도를 유지하기 위해 맞춤형 섬유 블랭크는 다음으로 적외선 오븐으로 이동하여 테이프를 유기 시트에 드레이핑/예비 성형/통합하기 직전에 두 재료를 가열합니다. 테이프 및 유기 시트 수지 시스템의 특수 항산화 패키지는 열 손상을 방지합니다. 다음으로, 핫 블랭크는 고품질 표면을 보장하면서 U-채널 모양으로 블랭크를 형성하기 위해 고압이 사용되는 드레이핑/예비 성형 캐비티로 빠르게 이동됩니다. QC 시스템은 시간, 온도 및 압력을 통해 통합 및 예비 성형 품질을 다시 모니터링합니다.

마지막으로, 여전히 따뜻하고 드레이프된 성능은 짧은 유리/PA 화합물로 오버몰딩되어 밑면의 복잡한 리브 구조와 같은 추가 형상을 생성하는 사출 금형으로 이동합니다. 탈형 후 신속하고 자동화된 트림 및 육안 검사가 수행됩니다. 페인트 또는 기타 표면 마감이 필요하지 않습니다. 최종 페달 크기는 약 350 x 90 x 60밀리미터입니다. 제조 셀을 떠나기 전에 고유한 QR 코드가 각 페달에 부착되어 품질 시스템의 해당 페달에 대한 제조 및 재료 데이터에 다시 연결됩니다. 조립 후 브래킷 내 페달의 기능 테스트와 최종 로봇 검사가 수행됩니다. 장치가 통과하면 완성된 브레이크 페달 어셈블리에 다른 QR 코드가 부착되어 OEM으로 배송되기 전에 각 페달과 추가 구성 요소를 완벽하게 추적할 수 있습니다.

브레이크 페달은 안전이 중요한 부품이며 까다로운 OEM 성능과 품질 요구 사항을 충족해야 하기 때문에 Boge와 파트너는 인더스트리 4.0 준수 QC 시스템에 여러 안전 장치 메커니즘을 구축하여 각 단계에서 사양이 충족되었는지 빠르고 정확하게 확인했습니다. 과정. QC 데이터가 저장되고 각 페달에는 QR 코드 형태의 고유 식별 번호가 부여되어 해당 부품 생산과 관련된 재료, 교대 및 공정 조건을 100% 추적할 수 있습니다.

Boge가 생산하는 복합 브레이크 페달은 금속 페달 무게의 약 절반입니다. 또한 운전 햅틱을 개선합니다. 소비자의 경우 수명이 다했을 때 100% 재활용 가능하며 기존 철강의 강도 요구 사항을 충족하거나 초과합니다.