Fenntarthatóság: a közös cél
ENGEL Mobility Days 2023
2023. augusztus 11., péntek, 06:00
Címkék: autógyártás autóipar autóipari beszállító elektromos fröccsöntőgép ENGEL fenntarthatóság mobilitás műanyag műanyagfröccsöntés műanyagipar
Az autóipartól a repülőgépgyártáson át a városi mobilitásig iparági szakértők sora vitatta meg a kihívásokat és trendeket, az új piaci és technológiai lehetőségeket június közepén, az osztrák KTM Technologies támogatásával zajló ENGEL Mobility Days 2023 rendezvényen. A kétnapos, kiváló előadókkal és jövőorientált gépekkel fűszerezett esemény az ENGEL korábbi, trend.scaut és Lightweight Future Day névre keresztelt konferenciáit egyesítette és szélesítette ki.
„Töltsünk el két napot a mobilitás teljes újragondolásával” – jelentette ki dr. Stefan Engleder, az ENGEL csoport vezérigazgatója több mint 500 vendég előtt a linzi Design Centerben, az ENGEL Mobility Days 2023 nyitányaként. A mobilitás egyre sokszínűbb, ami nemcsak a résztvevők névsorában, hanem a konferencia programjában is megmutatkozott. A rendezvény a személygépkocsival, (motor)kerékpárral vagy e-robogóval végzett egyéni közlekedéstől a busszal, vonattal, vezetőpályás tranzitrendszerrel vagy légitaxival történő tömegközlekedésen át a klasszikus, kamionokkal és drónokkal intézett repülési és logisztikai mobilitási megoldásokig minden szempontra kiterjedt. Van egy dolog, ami a mobilitás összes ágazatát egyesíti, ez pedig a mobilitás fenntarthatóbbá tétele.
Az új BMW iX vese alakú díszrácsát az ENGEL egy magasan integrált tisztatéri gyártócellában gyártja. Ez az első sorozatgyártásos alkalmazás, ami fólia-visszafecskendezést és poliuretán bevonatolást kombinál az igényes jármű külső felületén (Forrás: BMW Group)
Legyen szó új hajtásláncmegoldásokról vagy autonóm vezetésről, ezek a trendek alapjaiban változtatják meg a mobilitási igényeket, és bizonyos esetekben teljesen újszerű anyagokat és gyártási megoldásokat feltételeznek. Ez hatalmas lehetőségeket teremt a műanyagipar számára. „A műanyagok a jövőben még a jelenleginél is fontosabb szerepet fognak játszani a mobilitásban – mutatott rá Franz Füreder, az ENGEL autóipari és mobilitási üzletágának alelnöke. – A könnyű polimer anyagokkal csökkenthető az energia- és nyersanyag-felhasználás. Nagyon hatékonyan dolgozhatók fel a fröccsöntésben, így a tömegpiac számára is elérhetővé válnak az innovatív technológiák.” Az ENGEL Mobility Days 2023 számos példát sorakoztatott fel ezekre.
Az ENGEL organoolvasztási folyamata során a Valeo Front End Modules beépített légcsatornákkal ellátott front-end tartókat gyárt egy német márkanévvel rendelkező OEM számára (Forrás: ENGEL)
Az autonóm vezetés segíti a műanyagok elterjedését
Michael Fischer, az ENGEL üzletfejlesztési technológiájának vezetője az anyagcsoport másik előnyét emelte ki: „A műanyagok áteresztik a hanghullámokat és az elektromágneses sugárzást, ami nélkülözhetetlenné teszi a használatukat az autonóm vezetéshez.” Az autonóm vezetés lényege a kapcsolat, a kommunikáció a járművek között, valamint a közlekedés többi felhasználójával és a környezettel. Az erre a célra használt érzékelők elektromágneses és akusztikus megközelítéseken alapulnak. A távolságérzékelők például ultrahanggal, az adaptív tempomat radarral, az éjjellátó asszisztensek pedig infravörössel működnek.
„A műanyagok átengedik ezeket a hullámokat, ezért az autók elején és hátulján már leváltották az alumíniumot és az acélt – jelentette ki Fischer. – Az autonóm vezetés egy hatalmas lehetőség a műanyagfröccsöntés számára. A fröccsöntés minden más műanyag-feldolgozási módszernél hatékonyabban kombinálja az érzékelőrendszereket és az elektronikai funkciókat egy tetszetős dizájnnal.”
Az ENGEL új, kétlépcsős eljárása elválasztja a lágyítást a befecskendezéstől. Ez új lehetőségeket nyit a hosszú, üvegszál-erősítésű alkatrészek újrahasznosítására (Forrás: ENGEL)
Többek között erre a célra fejlesztette ki az ENGEL saját ClearMelt technológiáját. Ez egy kétkomponensű eljárás, ami az IMD-technológiát (in-mould dekoráció) a poliuretán bevonatolással kombinálja. „A poliuretánnal az öntőformában történő bevonatolással tökéletesen megismételhető, sima felület hozható létre, egyenletes falvastagsággal – mondta Fischer. – Emiatt az optikai érzékelők integrálásához is megfelelő technológia lehet.”
A landshuti BMW ezt a technológiai alapot használja az elektromos BMW iX vese alakú paneljeinek tisztatéri elrendezésben történő legyártásához. A hajtásláncok villamosítása után ez a jellegzetes forma minden BMW modellnél új szerepet kapott a hűtőrács helyett. A vese alakú panelek egy sor érzékelőt védenek a támogatott és a jövőbeni teljesen autonóm vezetéshez. Annak érdekében, hogy az érzékelők télen is megbízhatóan működjenek, a BMW egy fűthető funkcionális fóliát fecskendez be polikarbonáttal, amit ezután poliuretánnal von be. A járműbelsőben található számos alkalmazást követően ez az első alkalom, hogy a BMW a fólia visszafecskendezés és a bevonatolás kombinációját alkalmazza a külső funkcionális alkatrészek sorozatgyártása során, ott, ahol azok különösen nagy igénybevételnek vannak kitéve. Az érzékeny elektronika jó védelmet kap a karcálló poliuretán felület alatt. A még vékony poliuretán bevonattal is elérhető magas fényesség és mélységhatás nagyon elegáns benyomást kelt. Ennek az igényes projektnek az ENGEL a rendszerszállítója. A gyártócella egy ENGEL duo combi M fröccsöntőgépet tartalmaz egy vízszintes körasztallal, két nagy csuklós robotot a fóliák és a fröccsöntött alkatrészek kezelésére, egy fóliatisztító rendszert, egy beépített minőség-ellenőrző állomást és perifériás egységeket, beleértve a poliuretán-adagolót.
Az ENGEL a kombinált visszafecskendezés és PUR bevonatolás területén fejlesztő partnerekkel működik együtt, köztük a Leonhard Kurz Stiftunggal, a Schöferrel és a Votteler Lackfabrikkal. Egy projekttanulmány keretében a partnercégek be tudták mutatni, hogy a poliuretán bevonatolás – ami eljárási szempontból az öntvényben történő festéssel egyenértékű – a gyártási folyamat során felhasznált teljes energia mindössze 20 százalékáért felel. Ez azt jelenti, hogy az integrált eljárással a fröccsöntési eljárás utáni alkatrészfestéshez képest jelentősen jobb energiahatékonyság érhető el.
A teherautógyárak különösen nagy figyelmet fordítanak a hidrogéntechnológiára (Forrás: iStock)
Hatékony, könnyű kompozitok hőre lágyuló műanyagokkal
A könnyű súly központi szerepet játszik a klímavédelmi célok elérésében. Az ENGEL a könnyűsúlyú kompozitok az ausztriai St. Valentinben található interdiszciplináris technológiai központjában több mint tíz éve fejleszt innovatív kompozit megoldásokat partnercégekkel együttműködve. Az elsődleges fejlesztési cél az integrált és automatizált folyamatok létrehozása a költséghatékony, nagy volumenű gyártás érdekében.
A fejlesztési munka egyik fókuszában a hőre lágyuló szálerősített kompozit anyagok felhasználása áll. „Ennek oka egyrészt a hőre lágyuló műanyagok rendkívül hatékony feldolgozási folyamata, másrészt a nagyobb fenntarthatóság – mondta Füreder. – A következetesen a hőre lágyuló anyagokra támaszkodó megközelítés az alkatrészek későbbi újrahasznosításához is előkészíti az utat.”
Az ENGEL organoolvasztási eljárása során a hőre lágyuló szálerősített kompozit prepregeket – például hőre lágyuló lemezeket és UD-szalagokat – egyetlen integrált lépésben alakítják és funkcionalizálják. A funkcionalizálás elérése érdekében az erősítő bordákat vagy szerelőelemeket hőformázás után azonnal ugyanabba a formába öntik, a hőre lágyuló lemezzel azonos mátrixanyagcsoportból származó, hőre lágyuló műanyag felhasználásával.
Az üzemanyagcellák több száz bipoláris lemezből állnak, amelyek számtalan tömítést igényelnek (Forrás: iStock)
Ennek a technológiának az első nagy volumenű gyártási alkalmazása 2018-ban indult az USA-ban, a Valeo Front End Modules üzemben. A Valeo Front End Modules a hőre lágyuló lemezekkel kezdve beépített légcsatornákkal ellátott front-end tartókat gyárt egy német márkanévvel rendelkező OEM számára. Az ENGEL által az automatizált nagy volumenű gyártáshoz szállított rendszermegoldás egy ENGEL duo 1700 fröccsöntőgépből, a nagy mennyiségű fémbetét előkészítésére és a hőre lágyuló lemezek kezelésére szolgáló három ENGEL easix csuklós robotból, egy ENGEL viper 90 lineáris robotból és egy ENGEL IR kemencéből áll.
A kettős héjú szerkezet lehetővé tette a légcsatornák közvetlen a tartószerkezetbe történő integrálását. A két félhéjat egylövéses eljárással állítják elő. Ehhez a két hőre lágyuló lapot egyszerre melegítik fel az IR kemencében, majd behelyezik a szerszámba, ahol formálják és funkcionalizálják azokat.
Szálerősített kompozit alkatrészek innovatív újrahasznosítása
A szálerősített kompozit alkatrészek újrahasznosítása az ENGEL Technology Centre for Lightweight Composites egy másik fejlesztési területe. „Arra számítunk, hogy a jövőben az autóipari újrahasznosítás oda vezet majd, hogy számos, poliamidból és polipropilénből készült szálerősített alkatrész egyetlen fokozatú eljárással kerül vissza az anyagciklusokba – magyarázta Fischer. – Az alkatrészek ledarálásakor azonban az üvegszálak is lerövidülnek. Ahhoz, hogy az újrahasznosítás során ismét jó minőségű szálerősített kompozit alkatrészeket állíthassunk elő, az újrahasznosított anyagok feldolgozása során új szálanyagot kell bekeverni. Olyan megoldáson dolgozunk, ami az anyagtulajdonságok nagyon hatékony hangolását teszi lehetővé.”
Az új mobilitási alkalmazások néha különösen nagy fröccsöntőgépeket igényelnek. Az ENGEL megagépeket is gyárt, amelyek szorítóereje a 10 000 tonnát is meghaladja. (Forrás: ENGEL)
Az alap egy új, kétlépcsős eljárás, amit az ENGEL a 2022-es K kiállításon mutatott be. Az olvadékszűrő és a gáztalanító egység integrálása érdekében a gyártócella a lágyítást és a befecskendezést két független, de összehangolt folyamatra bontja szét. Ennek a stratégiának köszönhetően a műanyaghulladék a fröccsöntésben közvetlenül a darálás után pelyhekként dolgozható fel a kiváló minőség elérése érdekében. Mivel a teljes feldolgozási lépést, a repelletizálást kiküszöböljük, a kétlépcsős eljárás hatalmas mennyiségű energiát és munkát takarít meg a hagyományos újrahasznosításhoz képest. Annak érdekében, hogy a ledarált szálerősített műanyag kompozit alkatrészeket újra fel lehessen dolgozni és nagy mechanikai terhelésnek ellenálló járműalkatrészeket lehessen azokból készíteni, az ENGEL az olvadékszűrőn kívül üvegszálas betáplálást is integrált a gyártócellába. A friss, hosszú üvegszálakat az olvadék befecskendezése előtt összekeverik. „Még a próbafázisnál tartunk, de az első eredmények nagyon ígéretesek” – mondta Fischer.
Az üzemanyagcellák ösztönzik az innovációt
Az alternatív hajtástechnológiák a műanyagipar számára is új lehetőségeket nyitnak meg. „A hidrogéntechnológiát jelenleg nagy erőkkel népszerűsítik Európában, különösen a teherautó-gyártásban – jelentette ki Fischer. – A Cellcentric vegyesvállalat úgy látja, hogy a Daimler Truck és a Volvo Csoport egyesíti tapasztalatait az üzemanyagcellás rendszerek fejlesztése és gyártása terén, ők pedig az ENGEL-t választották technológiai beszállítónak.”
Különösen sokat számít az ENGEL-nek az elasztomerek és a folyékony szilikonkaucsuk (LSR) feldolgozása terén szerzett szakértelme. Az üzemanyagcellák sok tömítést igényelnek, amelyek közül néhányat közvetlenül a fém vagy műanyag alkatrészekre öntenek. Ezenfelül ott vannak a szintén LSR-ből készült kábelátvezetések.
A bipoláris lemezek – amikből több száz kell egy-egy üzemanyagcellához – fémből készülnek, de Fischer meggyőződése szerint ez hosszú távon változhat: „Már fejlesztjük a hőre lágyuló alapú bipoláris lemezekhez ajánlott fröccsöntő megoldásokat. A kihívást a mindössze néhány tizedmilliméteres lemezvastagság jelenti; ehhez a vékonyfalú technológiát kombináljuk a fröccsöntéssel.”
A nagy öntőszerszám-beépítési tér – a képen egy 8 000 tonnás szorítóerővel rendelkező fröccsöntőgépen látható – új lehetőségeket nyit meg egyrészt a nagyon nagy alkatrészek, másrészt a magasan integrált folyamatok számára (Forrás: ENGEL)
A hőre lágyuló műanyagok egyre inkább felváltják az acél- és alumíniumlemezeket az elektromos, hibrid és üzemanyagcellás járművek akkumulátorházaiban és tálcáiban. Az Envalior például – ami a DSM Engineering Materialsból és a Lanxess High Performance Materials üzletágából alakult ki – innovatív, magas üvegszáltartalmú poliamidból készült akkumulátortálcát fejleszt. Egyetlen 60 kg-os lövéssel hozzák létre a kevesebb mint 7 mm falvastagságú alkatrészt. „A kihívást az jelenti, hogy a műanyag kialakítás megbízhatóan tudja felvenni a nagy terhelést – magyarázta Fischer. – A nagy térfogatú alkatrész és a nagyon nagy befecskendezési tömeg miatt ezenfelül egy különösen nagy fröccsöntőgépre van szükség. Egy ENGEL duo gépet fogunk használni, 8 000 tonnás szorítóerővel.”
A nagy öntőszerszám-beépítési tér – a képen egy 8 000 tonnás szorítóerővel rendelkező fröccsöntőgépen látható – új lehetőségeket nyit meg egyrészt a nagyon nagy alkatrészek, másrészt a magasan integrált folyamatok számára (Forrás: ENGEL)
10 000 tonnás és még nagyobb fröccsöntőgépek
Az ENGEL duo fröccsöntőgépek már régóta rendelkezésre állnak szabványos gépként akár 5 500 tonnás szorítóerővel is, a gyártó pedig most felfelé bővítette a sorozatot a mobilitási szektorban és más iparágakban történő új alkalmazásokhoz. A különösen nagy felületű és térfogatú alkatrészek legyártása mellett az új megagépek rendkívül nagy szerszámbeépítési helyeikkel még szélesebb körű folyamatintegrációt is lehetővé tesznek – például az üvegezési szektorban.
„Már ma is megvalósítható a több mint 10 000 tonnás szorítóerő és a több száz kilogrammos befecskendezés – tette hozzá Stefan Engleder, az ENGEL nagy gépek iránti elkötelezettségét kihangsúlyozva. – Ehhez már Ausztriában és Kínában is megteremtettük az összeszerelési kapacitást. Világszerte segítjük ügyfeleinket az új mobilitási kihívások leküzdésében.”
