도구 없이 클래스 A 부품용 플라스틱과 합성물 결합

A급 마감으로 복합 부품을 생산하는 것은 성배가 아닙니다. 일상적으로 이 작업을 수행하는 회사가 많이 있습니다. 그러나 없이 수지 주입을 사용하여 값비싼 도구 또는 젤코트 및 시간당 한 부품의 비율로? 글쎄요, 그것은 독특한 것입니다.

플라스틱에서 합성물로

Plastics Unlimited는 25년 전 Terry와 Nancy Kieffer에 의해 시작되었다고 회사의 영업 및 마케팅 이사인 Dakota Kieffer는 설명합니다. "그들은 아이오와주에서 농부였으며 새롭고 성장하는 산업을 찾기 시작했습니다."라고 그는 설명합니다. "그들은 플라스틱이 용접이나 목공보다 낫다고 생각했고 이웃과 경쟁하고 싶지 않았습니다. 사출 성형, 회전 성형 및 재활용 플라스틱을 보았지만 열성형을 접하고 제대로 이해했습니다.” (열 성형은 열과 진공/압력을 사용하여 열가소성 시트를 성형 부품으로 성형합니다.)

그런 다음 Kieffer의 부모는 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP) 부품을 제조하는 회사와 접촉하게 되었습니다. "그들은 FRP가 얼마나 강력한지 보았지만 부품당 약 4시간의 길고 다단계 공정이 필요하므로 하루에 2개의 부품만 생산됩니다."라고 그는 말합니다. “플라스틱 생산에 비해 너무 느리다고 느꼈습니다. 우리는 2~6분마다 부품을 회전시켰고, 심지어 한 번에 5~6개의 부품을 생산하기도 했습니다. 그래서 하루에 수천 개의 부품을 생산했습니다.” 그 격차를 해소하기 위해 Kieffer의 아버지는 열성형 플라스틱 쉘을 도구로 사용하는 아이디어를 생각해 냈습니다. .

그 결과 Plastics Unlimited에서 TEC(Tool-less Engineered Composite)라고 부르는 도구가 필요 없는 복합 부품 제조 프로세스가 구현되었습니다. “젤코트를 제거하고 그리고 도구 릴리스 단계”라고 Kieffer는 말합니다. "또한 열성형을 할 때 클래스 A 표면을 검사하여 완벽한지 확인할 수 있습니다." 즉, Class A 표면은 복합 라미네이트 아래에 숨겨져 있지 않습니다. "필요한 것은 단 하나의 열성형 도구뿐이었으며 플라스틱 부품 고객에게는 이 프로세스가 여전히 의미가 있었습니다."

특허받은 합성 공정

Kieffer는 복합 재료가 두 가지 재료를 결합하여 어느 한 구성 요소만 단독으로 사용하는 것보다 더 나은 재료를 만든다고 말합니다. "우리는 더 나은 제품을 만들기 위해 두 가지 다른 유형의 재료와 두 가지 다른 프로세스를 결합합니다." 특히 플라스틱, 수지 및 유리 섬유로 구성된 제품으로 고유한 이점을 제공합니다. "플라스틱은 겔코트보다 충격에 훨씬 더 잘 작용합니다."라고 그는 설명합니다. “플라스틱에 위장 패턴과 같은 질감이나 디자인을 인쇄하는 것도 가능합니다. 또한 플라스틱은 이후에 버프 처리 없이 깊은 이미지를 제공하므로 2차 마감 작업이 필요하지 않습니다.”

한편, 개방형 성형 공정에서 절단된 섬유를 분무하는 것과 비교하여 이 특허 기술은 더 높은 섬유 함량, 고품질 및 휘발성 유기 화합물(VOC)이 없거나 낮습니다. 그는 욕조와 스파용 플라스틱에 잘게 잘린 섬유를 뿌리는 것은 특허를 받지 못했다고 지적합니다. Kieffer는 "우리는 항상 진공 주입을 사용하여 FRP를 제품의 일부로 만듭니다."라고 덧붙이며 "우리 부품의 마감이 매끄럽기 때문에 콜 플레이트가 있는 가벼운 RTM에 가깝습니다. 우리는 항상 다음 단계로 나아가고 있습니다. 고객은 문제를 가지고 우리에게 왔고 우리는 그들의 요구에 맞는 솔루션을 찾으려고 노력합니다. 우리는 매우 혁신적이며 새로운 개발에 대한 특허를 보유하고 있습니다.”

예시 부분

Plastics Unlimited가 이 프로세스를 사용하여 생산하는 부품 중 하나는 Deere &Company(미국 일리노이주 몰린)에서 만든 John Deere 콤바인용 곡물 탱크 확장입니다. 키퍼는 “이곳은 콤바인의 맨 위 부분, 즉 열려 있는 곳으로 곡물이 들어 있는 곳입니다.”라고 설명합니다. “원래의 강철 탱크에 비해 우리 탱크가 더 내구성이 있습니다. 우리는 내부를 매끄럽게 마감하고 모서리에 검은색 인서트를 사용하여 외부에 그린 존 디어를 만듭니다. 그것은 사용 가능한 가장 큰 곡물 탱크 확장이며 평평하게 접을 수 있습니다. 강성을 높이기 위해 폼과 리브를 추가하여 경쟁 제품에 비해 더 엔지니어링된 제품입니다.” 키퍼는 "2차 접합이 아닌" 실제로 성형되는 일부 강철 보강재도 필요하다고 말합니다.

재료와 공정의 이러한 조합은 완성된 부품에 많은 인성을 부여합니다. "우리는 이 부분에 콘크리트 블록을 떨어뜨리는 비디오를 가지고 있습니다."라고 Kieffer는 말합니다. 그는 강철 고정물을 성형함으로써 인발 강도가 업계 표준 메틸 메타크릴레이트 접착제를 사용한 2차 접합으로 달성한 것보다 4-5배 증가할 수 있다고 말합니다.

Plastics Unlimited는 한 달에 이러한 부품을 최대 2,500개까지 만들 수 있으며 일부 패널의 크기는 5피트 x 7피트입니다. "이것은 우리의 방법을 사용하여 만들지 않으면 값비싼 도구가 필요할 것입니다."라고 Kieffer는 말합니다. TEC는 최대 8피트 x 11피트의 상당히 큰 부품에 사용할 수 있습니다. “우리 부품은 강철보다 더 많은 모양과 형상을 가질 수 있습니다. 이는 스타일링을 통해 차별화할 수 있기 때문에 고객에게 중요합니다. UV 저항성도 대부분의 겔코트보다 우수합니다.”

Plastics Unlimited는 Harley-Davidson 및 Gehl 신축식 리프트를 비롯한 다양한 회사에 부품을 공급합니다. 키퍼는 “우리는 가죽처럼 보이고 느껴지는 부드러운 촉감의 부품도 만듭니다. 이 회사는 또한 Navistar용 트럭 부품과 Winnebago용 레크리에이션 차량(RV) 부품을 제조했습니다. "우리는 연간 100,000개 부품에서 수백 개 부품으로 대량 생산을 선호합니다."

Kieffer는 장섬유 사출(LFI)과 수지 사출 성형(RIM)이 경쟁적인 공정이라는 점을 인정합니다. “그러나 부품은 우리처럼 구조적이지 않습니다. 예를 들어, 콤바인 곡물 탱크는 400부셸을 담을 수 있으며, 이는 10톤의 힘을 발휘합니다. 많이 강화되지 않은 RIM 부품은 이러한 유형의 부하 요구 사항을 충족할 수 없으며 RIM 도구는 매우 비쌉니다."

지속적인 개발

"우리는 고객과 함께 많은 R&D 작업을 수행합니다."라고 Kieffer는 말합니다. “우리는 다양한 수지, 발포체, 라미네이트, 보강재 및 마감재를 조사한 다음 프로토타입을 보여 주어 테스트를 매우 빠르게 수행할 수 있도록 합니다. 비용을 줄이고 성능을 개선하고 극한의 고온 및 저온 온도 및 충격과 같은 다양한 서비스 요구 사항을 충족하는 방법을 살펴보고 부품을 보다 제조 가능하게 만들기 위해 노력할 것입니다.”

Plastics Unlimited에는 100,000평방피트의 생산 공간과 3명의 엔지니어로 구성된 팀을 포함하여 75명의 직원이 있습니다. 5축 Thermwood CNC 기계는 사내 툴링 생산과 신속한 프로토타이핑을 가능하게 합니다. 후자는 개발 일정을 단축하려는 고객에게 중요합니다.

"우리는 또한 대중교통 및 항공우주 회사와 협력하고 있습니다."라고 그는 계속해서 말했습니다. “현재 많은 지하철 내부는 겔코트와 그 뒤에 알루미늄 구조가 있는 FRP입니다. 그들은 가벼우면서도 외관상 표면 마감이 필요합니다. 우리는 의료, 전기 및 건설을 포함한 광범위한 응용 분야를 찾고 있습니다."

회사는 또한 열 성형 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 찾고 있습니다. "우리는 Tepex 및 Polystrand 재료를 형성했으며 의료 고객과 함께 다양한 개발 작업을 하고 있습니다."라고 Kieffer는 말합니다. “우리는 Kydex와 같은 고급 플라스틱 재료를 사용하고 항공우주용 CF/에폭시 또는 멋진 외부 마감을 제공하고 비용 효율적인 폴리우레탄, 폴리카보네이트 및 ABS와 같은 재료로 지지할 수 있습니다. 후자의 플라스틱 뒤에는 유리 섬유 강화 폴리에스테르, 비닐에스테르 또는 에폭시 라미네이트를 사용할 수 있습니다.”

Plastics Unlimited는 플라스틱, 금속 및 복합 재료의 교차점에서 운영되고 있다고 Kieffer는 말합니다. “우리 부품은 일반적으로 강철보다 30~40% 가볍습니다. 그러나 우리는 시장이 복합 재료가 무엇이며 무엇을 할 수 있는지에 대해 여전히 상당한 교육이 필요하다는 것을 알게 되었습니다.” 그럼에도 불구하고 회사는 미래 성장에 대한 많은 잠재력을 보고 있습니다. "모든 재료가 함께 작동하는 것은 아니며 특히 모든 수지가 모든 플라스틱과 작동하는 것은 아닙니다."라고 그는 말합니다. “우리는 수년간 많은 테스트와 개발을 수행하여 환경과 가능성을 매우 잘 이해하고 있습니다. 우리는 고유한 전문 지식을 보유하고 있으며 고유한 범위의 가능한 솔루션을 제공합니다.”