ENGEL lanza célula robótica con infrarrojos para producción eficiente a gran escala de compuestos termoplásticos ligeros

La célula de producción de ENGEL utiliza radiación infrarroja para calentar y conformar tres organosheets de diferentes espesores, y conforma una superficie visible de alta calidad en la misma etapa de moldeo por inyección. Fuente | ENGEL

El fabricante de máquinas de moldeo por inyección y proveedor de soluciones de sistemas ENGEL Austria ha anunciado que en la feria K 2019 (Düsseldorf, Alemania, 16-23 de octubre) presentará una tecnología de curado por infrarrojos como parte de su célula de fabricación que incluye preconformado de compuestos con sobremoldeo por inyección termoplástico.

ENGEL utilizará el proceso organomelt para producir piezas demostrativas que reflejan las últimas innovaciones para módulos de puertas de automóvil. Se dice que la célula de producción de ENGEL es la primera en el mundo en utilizar radiación infrarroja para calentar y conformar tres organosheets de diferentes espesores, así como conformar una superficie visible de alta calidad en la misma etapa de moldeo por inyección. El sistema estará equipado con tres robots articulados ENGEL easix operando simultáneamente.

"Los compuestos termoplásticos están creciendo en importancia cuando se trata de aligeramiento en la industria automotriz", dice el Dr. Norbert Müller, jefe del Centro de Tecnologías de Compuestos Ligeros de ENGEL.

Hay dos razones principales para esto. En primer lugar, el enfoque termoplástico consistente permite integrar eficientemente el conformado y la funcionalización de preimpregnados reforzados con fibra, lo que reduce los costes unitarios. En segundo lugar, el uso exclusivo de polímeros termoplásticos facilita el desarrollo de estrategias de reciclaje.

"Devolver los componentes compuestos al ciclo de materiales al final de su vida útil es una de las prioridades para el desarrollo continuo en el sector de vehículos eléctricos", señala Müller. "Las soluciones termoplásticas se están convirtiendo en un método cada vez más frecuente, incluso en la construcción aeronáutica".

La respuesta de ENGEL a la necesidad de transporte sostenible es organomelt. En el proceso organomelt, preimpregnados reforzados con fibra con una matriz termoplástica, como organosheets y cintas, se calientan, insertan en el molde, se conforman allí y se sobremoldean directamente con termoplástico. El proceso ya se ha utilizado en fabricación de gran volumen, con ENGEL organomelt usado para producción totalmente automatizada de artículos como soportes frontales.

A medida que el proceso se desarrolla aún más, ENGEL trabaja junto con sus clientes y socios en los aspectos de producción del diseño de componentes compuestos con una distribución de carga dirigida.

"En el futuro, se combinarán varios preimpregnados diferentes para cada componente para adaptar las características de construcción ligera a la forma del componente relevante así como a las diferentes tensiones en áreas individuales dentro del componente", explica Müller. "La célula de producción en la feria K demostrará claramente ese gran potencial".

El proceso de moldeo se desarrolló en colaboración con el proveedor automotriz Brose (Coburg, Alemania). ENGEL dice que la célula de producción es actualmente el único sistema en el mundo que puede procesar simultáneamente tres organosheets de forma diferente entre 0,6 mm y 2,5 mm de espesor en un proceso totalmente automatizado que involucra hornos IR integrados. Las diferentes tensiones en las áreas individuales del componente pueden abordarse gracias a la selección dirigida de organosheets basada en la distribución de carga, un resultado que Brose ha ayudado a garantizar mediante una variedad de procesos de simulación. La pieza demostrativa a producir en la feria K, por ejemplo, es más rígida en su área del marco de la ventana que en el interior de la puerta.

Las diferentes tensiones en las áreas individuales del componente pueden abordarse gracias a la selección dirigida de organosheets basada en la distribución de carga. Fuente | ENGEL

Integración ultracompacta de horno IR

Uno de los desafíos al procesar organosheets es el calentamiento de los preimpregnados. El tiempo que tardan en calentarse y enfriarse depende de su espesor. Calentar el material rápidamente sin dañarlo es importante, al igual que una transición rápida y directa al molde para el preimpregnado calentado. La célula de producción organomelt de ENGEL se basa en una máquina de moldeo por inyección duo 3660/800 e incluye dos hornos IR integrados para este motivo. Hay un horno IR vertical posicionado directamente encima de la unidad de cierre para calentar el organosheet, que tiene solo 0,6 mm de espesor. De esta manera, el organosheet delgado llega al molde rápidamente, asegurando que no se haya enfriado aún y sea imposible de conformar. Un horno IR estándar, horizontal, sobre un pedestal encima del plato móvil se utilizará para los dos organosheets más gruesos (1 mm y 2,5 mm). Esta disposición acorta la distancia entre el horno y el molde, además de ahorrar espacio ya que el horno no necesita espacio de suelo separado. Ambos hornos IR fueron desarrollados y fabricados internamente por ENGEL. Estos y los tres robots easix están totalmente integrados con la unidad de control CC300 de la IMM y pueden controlarse centralmente a través de la pantalla de la máquina.

Los tres organosheets se calientan al mismo tiempo. Dos de los tres robots easix están entonces disponibles para manipular los organosheets. Estos se encuentran uno al lado del otro encima de la unidad de cierre. Mientras el primer robot es responsable de manipular los dos organosheets más gruesos, el segundo robot se encarga del más delgado. Durante todo el proceso de calentamiento, mantiene el organosheet frente al campo de radiación vertical para que pueda colocarse en el molde después del período de calentamiento establecido. El tercer robot se encuentra junto a la unidad de cierre. Su trabajo es extraer la pieza moldeada, mientras al mismo tiempo mueve uno de los tres organosheets al molde para el proceso de moldeo por inyección.

Los organosheets, obtenidos del productor chino de materias primas Kingfa (Shanghai, China), están hechos de fibras de vidrio y utilizan polipropileno como material de matriz. Cuando el molde —construido por Georg Kaufmann Formenbau (Remetschwil, Suiza)— se cierra, los organosheets se conforman. Inmediatamente después, se sobremoldean con polipropileno reforzado con fibra de vidrio dentro del mismo molde. Se forman nervios de refuerzo en la parte posterior del componente, mientras que un grano imitación piel se forma en el lado visible.

"Al sobremoldear directamente los organosheets, podemos lograr un aspecto de grano de piel excepcional, que anteriormente se consideraba imposible con organosheets", dice Müller. "En ese sentido, estamos sentando las bases para producir grandes estructuras de puertas termoplásticas estructurales usando el proceso organomelt en el futuro".

La automatización juega un papel clave

Las soluciones de producción desarrolladas por ENGEL en su Centro de Tecnologías de Compuestos Ligeros se distinguen por su alta eficiencia y rentabilidad, ambos requisitos esenciales para aplicaciones de producción de gran volumen.

"La considerable experiencia de ENGEL en automatización juega un papel importante", dice Walter Aumayr, vicepresidente de la división de Automatización y Sistemas Compuestos de ENGEL.

Con tres robots articulados ENGEL easix operando todos al mismo tiempo, la célula organomelt en el stand de ENGEL en la feria proporcionará un ejemplo de vanguardia de procesamiento integrado de compuestos, y es la célula de producción más compleja que ENGEL haya mostrado nunca en una feria.

"Cuantas más etapas de proceso incorporemos y más sistemas individuales incluya una célula de producción, más complicado se vuelve el proceso en su conjunto", dice Aumayr. "Por eso, como proveedor de soluciones de sistemas, ENGEL ha asegurado que haya una lógica de operación consistente y una gestión de datos conjunta en toda la célula, facilitando mucho el uso de robots articulados. Los robots easix pueden operarse relativamente simplemente por los trabajadores involucrados en el moldeo por inyección en la planta de producción".

Un aspecto especial de los sistemas ENGEL es que los hornos IR también están totalmente integrados en la unidad de control CC300, asegurando una lógica de operación uniforme para todo el proceso. Además, dado que la máquina de moldeo, robots y unidades periféricas acceden a la misma base de datos en la solución de sistemas ENGEL, el riesgo de error disminuye y la eficiencia aumenta. Sin necesidad de hardware adicional, los robots articulados easix pueden sincronizar sus movimientos con los movimientos en el molde, como los de extractores de núcleo o eyectores.

"Como resultado, podemos reducir tanto los tiempos de ciclo como la inversión de capital, especialmente en lo que respecta a sistemas a gran escala", dice Aumayr.