ENGEL推出红外驱动机器人单元 实现热塑性复合材料高效大规模生产

ENGEL生产单元利用红外辐射加热成型三块不同厚度的有机板，并在同一注塑工艺阶段成型高质量可见表面。来源：ENGEL

注塑机制造商与系统解决方案提供商ENGEL Austria宣布，将在K 2019展会（德国杜塞尔多夫，10月16-23日）推出红外固化技术，作为其集成复合材料预成型与热塑性注塑包覆制造单元的一部分。

ENGEL将采用organomelt工艺生产演示件，体现车门模块最新创新。ENGEL生产单元号称全球首创，利用红外辐射同时加热成型三块不同厚度有机板，并在同一注塑阶段成型高质量可见表面。系统配备三台ENGEL easix关节机器人同步作业。

“热塑性复合材料在汽车轻量化中重要性日益提升，”ENGEL轻量化复合技术中心负责人Dr. Norbert Müller表示。

主要有两大原因：第一，一贯热塑性路线使纤维增强预浸料成型与功能化高效集成，降低单件成本。第二，纯热塑性聚合物利于开发回收策略。

“报废复合部件回归材料循环是电动汽车领域持续开发重点之一，”Müller指出。“热塑性解决方案在飞机制造中也日益普及。”

ENGEL回应可持续交通需求推出organomelt。organomelt工艺中，热塑性基体纤维增强预浸料（有机板、预浸带）经加热、放入模具、成型并直接以热塑性材料包覆。该工艺已用于大批量制造，如ENGEL organomelt用于前端载体全自动生产。

随工艺深化，ENGEL与客户合作伙伴共同研究面向目标载荷分布的复合部件设计生产方面。

“未来单个部件将组合多种不同预浸料，根据部件形状及内部不同区域受力情况定制轻量化特性，”Müller解释。“K展生产单元将清晰展示这一巨大潜力。”

模塑工艺与汽车供应商Brose（德国科堡）合作开发。ENGEL称生产单元为全球唯一能在全自动集成红外炉工艺中同步加工三块厚度0.6-2.5毫米不同形状有机板的系统。得益于基于载荷分布针对性选择有机板，可应对部件各区域不同应力——Brose通过多种仿真工艺协助确保此结果。例如K展演示件窗框区域比车门内侧更刚性。

不同厚度有机板加热冷却时间不同。快速加热不损伤材料、热预浸料快速顺利转移入模至关重要。ENGEL organomelt生产单元基于duo 3660/800注塑机，含两集成红外炉。垂直红外炉直立于合模装置上方，加热仅0.6毫米薄有机板，使薄板快速入模避免冷却导致无法成型。标准水平红外炉置于动模板上方基座，加热两块较厚有机板（1毫米和2.5毫米）。此布局缩短炉至模具距离，且节省空间因炉毋需单独占地。两红外炉均由ENGEL自主开发制造，与三台easix机器人全集成于注塑机CC300控制单元，可通过机器显示屏集中控制。

三块有机板同步加热。三台easix机器人中两台处理有机板，位于合模装置上方相邻。第一机器人负责两厚有机板，第二机器人处理最薄板。整个加热过程中，第二机器人将薄板保持于垂直辐射场前，加热设定时长后放入模具。第三机器人位于合模装置侧面，任务是取出成型件，同时将三块有机板之一送入模具进行注塑。

有机板来自中国原料生产商Kingfa（上海），玻纤增强聚丙烯基体。模具由Georg Kaufmann Formenbau（瑞士Remetschwil）制造。合模时有机板成型，随即在同一模具内以玻纤增强聚丙烯包覆。背面成型加强筋，可见面成型皮纹纹理。

“直接包覆有机板可实现卓越皮纹外观，此前被认为有机板无法做到，”Müller说。“这为未来利用organomelt工艺生产大型热塑性结构车门奠定基础。”

自动化发挥关键作用

ENGEL轻量化复合技术中心开发的生产解决方案以高效率和成本效益著称——这是大批量生产应用的两大核心要求。

“ENGEL深厚自动化专长发挥重要作用，”ENGEL自动化与复合系统事业部副总裁Walter Aumayr说。

三台ENGEL easix关节机器人同步运行，展台organomelt单元将呈现集成复合加工最先进范例，是ENGEL历届展会展示最复杂生产单元。

“工艺阶段越多、单元包含单体系统越多，整体工艺越复杂，”Aumayr说。“作为系统解决方案提供商，ENGEL确保整个单元统一操作逻辑与联合数据管理，让关节机器人操作更简便。easix机器人可由注塑车间工人相对简单操作。”

ENGEL系统特色在于红外炉也全集成于CC300控制单元，确保全流程统一操作逻辑。此外，注塑机、机器人和外围设备共享ENGEL系统方案同一数据库，降低出错风险、提升效率。无需额外硬件，easix关节机器人可同步其运动与模具内动作（如抽芯或顶针）。

“结果可缩短循环时间并降低资本支出，尤其是大规模系统，”Aumayr说。