Voith материјали
Барања за технологија за производство на композитни влакна Dr.-Ing. Ларс Хербек Брауншвајг, 2009-09-30 Презентација, 2007-08-xx
Кои прашања сакам да ги дискутирам на моето предавање 1. Како производителот на машината Voith гледа на композитите од влакна 2. Каков развој на настаните можеме да видиме? 3. Како доаѓаме од производство до производство? 4. Кои се важните фактори на влијание во производството? 5. Кои се предизвиците за иднината? 2
Релативна важност на различни материјали за човештвото Производство 2007 година во милиони тони Челик
8 Извор: Åström: Производство на полимерни композити, Чепмен и Хол, Лондон 1997 3
Автомобилско инженерство: Употреба на материјали во BMW Серија 7 Процентна дистрибуција на метали
69% пластика 19% керамичко стакло,
2% Извор: Рудолф Штаубер, БМВ 4
Силен раст на композити во многу нови апликации Побарувачка на растителни влакна во 1.000 тони индустрија 1 80 денес воздушна/одбрана 70 1.600 обем на пазарот структури на CFRP 2009 2 Спорт/слободно време 60 Индустрија: 5 милијарди шахти за голф 1% споделување на јаглеродни влакна воздушна/одбрана: тенис 3 милијарди рекети 50 Спорт во/слободно време: Автомобили 2 милијарди 40 крајбрежни 30 Предни обука за обука 6 20 Фактор 250 CAGR + 11,2% ЦПГ валјаци за резервоар CAGR + 11,7% 10 Ц-влакна Ц-влакна Побарувачки автомобил ПАС автомобилска шасија Голф-клуб 2009 со голем тениски рекет А380 CFRP Употреба во возилото А350 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2009 2011 2011 2013 2013 2014 1 вклучувајќи инфраструктура, ветер, автомобилска и офшор 2 Претпоставки за проценка на пазарот: индустрија за цени на влакна: 30/кг, авијација: 50/кг, спорт 35/кг; Удел на влакна во трошоците: 14% Извори: Toray, Извештај на пазарот Индустријата за јаглеродни влакна 5
Мотиви за употреба на композитни материјали од влакна во машинскиот инженеринг Намалување на компонентата маса и инерција Прилагодлива цврстина и со тоа и подобрени својства на амортизација Подобрени механички својства Јачина на замор, отпорност на корозија Ниска или прилагодена термичка експанзија Висока слобода на дизајнот и можност за функционална интеграција Цели Зголемување на ефикасноста и перформансите на машините и системите преку употреба на композитни материјали од влакна ( Заштеда на енергија, намалување на трошоците, подобрување на имотот) 6
Предизвици на композитни материјали од влакна Најголемите пречки за пробив на CFRP во машинското инженерство се моментално - материјални трошоци - трошоци за процеси - како и прекумерно време на производство Обезбедување на техники за автоматско производство за да може да се произведуваат композитни компоненти од влакна во голем број по прифатливи цени Рециклирање 7
Voith е веќе активен во одредени ниши со композити од влакна VP Rolls VP лекарски сечила VT-AIR VT-Schaku VS VI Композитни ролни и облоги за машини за хартија Докторски сечила изработени од карбон и арамид композити CFRP композити Пропелери Погонски погони Обука на предната страна изработени од композити од стаклени влакна Шахти и турбини Ножеви за ротор за услуги за енергетски инженеринг во Океан CeBeNetwork Hörmann 8
Пример за примена CFRP валјаци CFRP валјаци за машини за хартија,
90 ролни CFRP во современи машини за хартија Ширина на ролна: со дијаметар до 16м:
Пример за примена CFRP валјаци Предности на CFRP валјаците: Пониски вибрации Намалена тежина на ролерот Малку или воопшто не се лизга помеѓу хартијата и површината Подобрено ракување и зголемена брзина на мрежата Намалување на носивоста на лежиштата и компресивностите Враќање на постојните постројки (од 2007 година) со најмодерен производствен капацитет за ва rolаци со јаглеродни влакна во секторот за машини за хартија Прибл. 100 t Процеси на C-влакна pa Добавувач на систем со 100% продукција длабочина Развој на знаење како воспоставен процес и утврден синџир на снабдување Сопствена комплексна програма за пресметка 10
Технологии за производство на композитни влакна Технологија на ликвидација на Pultrusion/FP Автоматско поставување лента/FP влакна преса Слобода на дизајн на тонење Рачно ламинирање Prepreg, RT инфузија Зголемување на степенот на автоматизација 11
Што може да чини лесната конструкција Толерантни дополнителни трошоци за намалување на телесната тежина од 1 кг (нарачки на големина) Дополнителни трошоци Кол// кг годишно патување низ вселената 5.000 10 0 голем авион 500 10 2 автомобил 5 10 4-10 6 12
Предизвик на технологијата за производство на композитни влакна Денес идниот извор на слика: DLR-FA Извор на слика: CTC GmbH Количината се зголемува од 1-1000 компоненти/годишно на> 100 000 компоненти/година и систем. Процесните трошоци паѓаат за 90% по кг преработени Материјалните трошоци опаѓаат за 50% по кг преработените 13
Примери на композитни пристапи со фибер во конструкцијата на автомобили Засилување на хибридната странична рамка: BMW Hydrogen 7, лак на покривот: BMW M6 хибриден столб (CFRP челик): Benteler-SGL покрив: BMW M6, M3 монокок, MonoCell: VW 1-литарски автомобил, McLaren s MP4 -12С. Хибриден столб Б (челик CFRP): Извор: странична рамка засилена со Benteler-SGL CFK, Извор: BMW McLaren s MP4-12C, MonoCell, Извор: McLaren 14
Спецификација на соодветен автомобилски целен процес Автоматизирана RTM технологија Суровина M1: Преформување на производството на RTM суров дел M2: Консолидација M3: Демондирање област на иновации Сечење на текстилни полупроизводи Формирање, драпење, сечење, фиксирање Пренесување на преформа на мешавина на смола, врски, вбризгување на RTM Иновација на областа на иновации, ладење Трансфер празно Формулар за пренесување Одлемување на празно, чистење г. Инспекција на образец (НДИ), одобрување на суров дел, одобрување на образец Б1: Мех. Обработка, дупчење, мелење, пилање, мелење,; Лепење, прицврстување, спојување, завршна обработка и одобрување доколку е потребно Б2: Обработка на површината, обложување, бојадисување, Q1: Тест и одобрување, осигурување на квалитет, неразрушувачки инспекции/тестови, одобрување на производ, технички развој, компонента 16
Развој на трошоци за производство (/ кг) за поголеми количини на производство (генерички пример) Количина: Тежина: 10 к 9 кг 60/кг 100 к 9 кг 37% Друго (вклучувајќи R&D, надземни згради, машини) Персонал 45% 18% 20/кг 28% 21 % 52% Материјал 10 k 100 k Материјал на претпоставки: Ц-влакна: 17,00/кг смола: стаклени влакна: 2,50/кг 6,70/кг 17
Развој на трошоци за производство (/ кг) за поголеми компоненти (генерички пример) Тежина: 2 кг 9 кг 40/кг 34% 36% 20/кг 28% 21% Друго (вклучувајќи R&D, надземни објекти, згради, машини) Материјал за персонал 30% 52% 100 k 100 k Материјал на претпоставки: јаглеродни влакна: 17,00/кг смола: 6,70/кг стаклени влакна: 2,50/кг 18
Резиме: Предизвици на технологијата за производство на композитни влакна Посно производство Процеси оптимизирани за проток на материјал минимизирано складирање без отпад Производство контролирано од циклус 100 000 делови/година Стапка на циклус = 3,5 минути Кратки синџири со додадена вредност Избегнување на средни полупроизводи (од лутање директно во компонентата) Конструкција компатибилна со влакна Б. Монокок 20