Könnyű belső ajtópanelek gyártási folyamata
A költségek és a tömeg csökkentése mindig fontos szerepet játszik az autóiparban, de az utóbbi időben a fenntarthatóság is fontos szerepet játszik. A BMW 3-as sorozat belső ajtóburkolata az első autóipari sorozatú alkalmazás, amelyet hibrid gyártási technológiával gyártanak. A fosszilis nyersanyagok felhasználásához képest a folyamat stabil, és a 70 százalékos természetes rosttartalomnak köszönhetően 20 százalékkal könnyebb.
A költségek és a tömeg csökkentése nagy szerepet játszik az autóiparban. Ez vonatkozik a belső területre is. Ezen követelmények teljesítése érdekében a Johnson Controls (Neuss) folyamatosan fejleszti a gyártási folyamatokat. Az egyes folyamatszakaszokat egyesítik, az automatizálás mértékét növelik, és úgynevezett hibrid gyártási folyamatokat hoznak létre, amelyek különböző gyártási folyamatokat ötvöznek. Az újonnan kifejlesztett gyártási folyamatok mellett a globális elérhetőség azonos feltételek mellett nagy kihívást jelent a versenyképesség megőrzése érdekében.
A jelenlegi BMW 3-as sorozat belső ajtó burkolata az első autóipari sorozatú alkalmazás, amelyet hibrid gyártási technológiával gyártanak. Egy akrilgyanta kötőanyaggal ellátott tűs farost szőnyeget 200–220 ° C hőmérsékletű szerszámban préselnek, majd visszafecskendeznek egy fröccsöntő gépbe. Ez az ajtóburkolathoz bordaszerkezetet biztosít a megerősítéshez a szükséges pontokon. A természetes rostok aránya ebben az úgynevezett Fibrowood szőnyegben 70 százalék. A fosszilis nyersanyagok felhasználásához képest ez a folyamat viszonylag stabil az árban. A szőnyeget a területegységre jutó alacsony súly és a jó ütközési viselkedés jellemzi.
Megújuló és ezért környezetbarát alapanyagokat használnak az új BMW 3-as sorozat szedánjának és túrájának ajtólapjainak láthatatlan elemeihez. Az ajtópanel egy természetes szálhordozóból áll, amely közvetlenül műanyagból van visszahelyezve. Ez a gyártási folyamat az alkatrészt 20 százalékkal könnyebbé teszi, mint a hagyományos alkatrészeket. 2012-ben a Johnson Controls díjat kapott a Műanyag Mérnökök Társaságától (SPE) ezért a természetes szálas ajtópanelért. „Ezzel az újítással segítjük a BMW-t az új 3-as sorozat fenntarthatóbbá tételében. A súlymegtakarítás a fogyasztást is jelentősen csökkentheti ”- mondja dr. Werner Klusmeier, a folyamat-innovációért felelős fejlett termékfejlesztés a Johnson Controls Automotive Electronics & Interiors-nál.
A gyártási folyamat továbbfejlesztése
Annak érdekében, hogy a jövőben is megfelelhessünk az autóipar követelményeinek, tovább fejlesztettük a Johnson Controls hibrid gyártási folyamatait. Rövidszálas faalapú anyagokat használnak a Fibrowood szőnyegekben, de a még nagyobb súly megtakarítása érdekében hosszabb szálakra van szükség. Ezenkívül a Fibrowood-folyamat befejezése után kondicionálást igényel egy bizonyos nedvességszint elérése érdekében. Az EcoCor eljárással, amelyet a jelenlegi Mercedes C osztályú ajtók burkolatához használnak, nincs szükség kondicionálásra, mivel az anyag 50 százalékkal kevesebb nedvességet szív fel, mint a Fibrowood szőnyegek. Ez nagy előny a globális felhasználás szempontjából.
Ez az EcoCor szőnyeg egy hőre lágyuló kötésű, képlékeny szőnyeg, amely polipropilénből és természetes szálakból, például lenből, kenderből és kenafból készül, amelyek kevésbé nagy kiterjedésűek magas páratartalom mellett, ezért nem annyira érzékenyek az éghajlati viszonyokra. 200 ° C fölé melegítjük, majd egy szerszámban alacsony hőmérsékleten benyomjuk, és közvetlenül visszafecskendezzük a fröccsöntő szerszámba. Ily módon rögzítőket (rögzítéseket) és más tartóelemeket lehet egy lépésben rögzíteni a tartóhoz. A hordozó rész súlya 1400 g/m²-re csökken. A felületi anyagok ragasztómentesen alkalmazhatók egy lépésben. A Mercedes C-osztály belső ajtókárpitja a Johnson Controls első globális programja, amelyet egyidejűleg gyártanak Európában, az Egyesült Államokban, Kínában és Dél-Afrikában.
A globális elérhetőség különösen fontos az autógyártók számára, de Kínában az éghajlati viszonyok eltérnek például az Európától. „Amikor elkezdtük fejleszteni a belső ajtókárpitot, először a globális klímaadatokat néztük meg. Ebből arra tudtunk következtetni, hogy milyen anyagtulajdonságokra van szükségünk a hordozó alkatrészekhez ”- magyarázza Werner Klusmeier. „Csak azokat a könnyű anyagokat vették figyelembe, amelyek nedvességben nem tágulnak túl sokat. Ehhez meghatároztuk a különböző tágulási együtthatókat különböző páratartalmi fokokon, és arra a következtetésre jutottunk, hogy az EcoCor eljárás sokkal alkalmasabb globális felhasználásra, mint a Fibrowood.
A neuss-i székhelyű vállalat sokat tett a globális elérhetőség biztosítása érdekében. „Világszerte teszteltük a potenciális anyagokat, és összehasonlításokat végeztünk Kínával, az USA-val és Európával. A fő probléma a következő volt: mit kell változtatni ahhoz, hogy a helyszínen megfeleljen a járműgyártó összes előírásának ”- mondja Werner Klusmeier. A hordozó résznek világszerte azonos fizikai paraméterekkel kell rendelkeznie. Ezek a követelmények teljesülhetnek az új Mercedes C-osztály EcoCor folyamatával. Az új hordozó alapanyagait eredetileg Németországból szerzik be, és a szőnyegeket Európából a világméretű gyártási létesítményekbe küldik.
CHyM: A préselési folyamatok továbbfejlesztése
A Fibrowood és az EcoCor hibrid gyártási folyamatai után a fejlesztés harmadik szakasza az új hibrid kompressziós formázási folyamat volt (Compression Hybrid Molding, CHyM), amelynek európai premierje az IAA 2013-ban volt. A belső ajtópanelek gyártására szolgáló CHyM kompressziós formázási eljárás egyesíti a természetes szálas alkatrészek és a hőre lágyuló fröccsöntés előnyeit. Az ezzel az eljárással gyártott belső alkatrészek 40 százalékkal könnyebbek, mint a fröccsöntésből készült alkatrészek. Az összehasonlítható árkategóriájú termékek vonatkozásában a CHyM egyszerre kínálja a legkisebb tömegű alkatrészek legnagyobb szilárdságát.
A súlycsökkentés és a merevség, amelyet 30 százalékkal optimalizáltak, egyszerűbbé teszik az ajtókárpit felszerelését a karosszériában. A CHyM eljárás bevezetésével egy német prémium gyártó felső középosztálybeli modelljében az alkalmazott természetes szálas szőnyeg súlya 1200 g/m²-re csökkent. "Ez 20 éven belül megfelezte az ajtólapok tartóelemeinek súlyát" - összegzi Werner Klusmeier. "Azt is tervezzük, hogy ezt a gyártási folyamatot átadjuk más alkatrészeknek, például a háttámla burkolatoknak és a műszerfalaknak."
Fólia eljárás kétszínű ajtópanelekhez
Ezen hordozóalkatrészek gyártási folyamatai mellett a Johnson Controls kifejlesztett egy teljesen új eljárást is, amely lehetővé teszi a kétszínű felületek kiváló minőségű és költséghatékony alkalmazását egy darabból. A látható színes elválasztó vonal pontos elhelyezése egy barázdában már nem igényel burkolatot, ugyanakkor prémium minőségű benyomást biztosít, miközben csökkenti a költségeket. Két különböző színű burkolatrész használata helyett az új filmfolyamat lehetővé teszi egy kontúrozott kivitelű, többszínű ajtólap felszerelését, amely komplett modulként telepíthető.
A kétszínű ajtólapok előállításához két különböző színű panelt kellett felszerelni, majd összehegeszteni. A nem túl vonzó színválasztó vonalhoz általában drága burkolatok kellettek. Ezzel szemben a kétszínű filmfolyamat kiváló minőségű színelválasztási vonalat kínál a hordozón, a horonyba történő pontos elhelyezkedésnek köszönhetően. A szimulációs módszerek és az innovatív eszköz-technológiák a termékfejlesztési folyamat során folyamatosan magas színvonalú terméket biztosítanak alacsonyabb költségek mellett, mint a mai kétszínű megoldásoknál. "Az új kétszínű folyamat 2016-ban készen áll a sorozatgyártásra" - jegyzi meg Werner Klusmeier. Jövőbeni alkalmazás hőre lágyuló poliolefinből (TPO) készült filmekkel is lehetséges. A súly, a költségek és a logisztika csökkentése mellett a kétszínű ajtópanelek gyártásának optimalizált folyamata jelentősen javított NVH paraméterekkel és ütközési teljesítménnyel jár.
A termékek és folyamatok CO2-egyensúlyát javító megújuló és környezetbarát nyersanyagok jelentősége a jövőben is növekszik, csakúgy, mint az újrahasznosítható anyagok aránya az autókban. A Johnson Controls a természetes rostok használatára támaszkodik, különösen a rostos rostokra, mint például a len, a kender és a kenaf, nem utolsósorban a globális elérhetőség tekintetében. A következő fejlesztési lépések a folyamat optimalizálása a könnyű konstrukcióban és a folyamatintegráció. Ezenkívül kutatást folytatnak különböző szálak egymással és szintetikus szálakkal való kombinációjáról annak érdekében, hogy növeljék a fizikai tulajdonságokat, például a hőállóságot. A fenntartható költség- és súlycsökkentés mellett kulcsfontosságú a nyersanyagoktól való függetlenség. A globális elérhetőség fontosabb, mint valaha, mert az összes járműgyártó világszerte gyárt. Az ellátási lánc menedzsmentjének ezért biztosítania kell a természetes szálak egységes rendelkezésre állását és minőségét.
Bízunk a megújuló és ezért különleges
környezetbarát alapanyagok.
Werner Klusmeier, a folyamatinnovációért felelős vezető fejlett termékfejlesztés, a Johnson irányítja az autóipari elektronikát és belső tereket