Témata
Reklama

Alternativa kovových konstrukčních dílů

03. 09. 2008

Vysoce plněné polybutylentereftaláty a polyamidy typů 6 a 66 se nabízejí nejen jako hospodárná alternativa speciálních termoplastů, jako třeba částečně aromatizované polyamidy, ale díky své vysoké tuhosti a pevnosti jsou vhodné i pro aplikace, které byly dosud vyhrazeny kovům litým pod tlakem a plechu.

V současné době pozorujeme opět silnější trend k substituci kovu termoplastickými materiály. Důvodem jsou především výrazně rostoucí ceny kovů a vysoké náklady na energii při jejich zpracování. Při tlakovém lití kovů je navíc opotřebení nástrojů vyšší než u termoplastů. Plastové dílce se dají často poměrně levně vyrábět i ve velkém počtu kusů za použití jediné sady nástrojů pro vstřikování, kovové dílce se navíc musejí dodatečně opracovávat (zbavovat otřepů) a často na ochranu proti korozi lakovat, což je pracné a cenově náročné. Termoplasty mají nízkou hustotu a poskytují volnost při tvarování. Umožňují tak redukovat hmotnost dílců a integrací funkcí snižovat výrobní náklady.

Hledání „alternativ ke kovům“ vedlo k vývoji nových vysoce plněných polyamidů (PA) a polybutylentereftalátů (PBT). Jako alternativa kovů litých pod tlakem, jako je hliník a zinek, ale i plechu, se nabízejí především při použití za nízkých pracovních teplot. Díky zdokonalenému CAE softwaru a novým simulačním metodám, např. integrativní simulaci a optimalizaci topologie, je dnes možné výkonnost těchto termoplastických materiálů a z nich vyrobených dílců zvýšit na nejvyšší možnou míru.

Schopnost tečení i při vysokém obsahu skleněných vláken

Vzhledem k velmi dobrým možnostem uplatnění pro vysoce plněné technické termoplasty firma Lanxess systematicky rozšiřovala své portfolio příslušných typů PA 6 a 66 i typů PBT. Novými zástupci řad výrobků je např. PA 6 Durethan DP BKV 60 H2.0 EF plněný ze 60 % skleněnými vlákny a PBT Pocan DP B 3160 XF vyztužený 60 % skleněných vláken. Posledně jmenovaný výrobek patří k prvním komerčním typům PBT s tak vysokým obsahem skleněných vláken.

Takto vysoce plněné produkty se daly dříve stěží zpracovávat a způsobovaly vysoké opotřebení strojů. Průlom nastal především s vývojem lehce tekoucích typů na bázi pryskyřice, ale i zásluhou inteligentních modifikací receptur. Durethan DP BKV 60 H2.0 EF se dá například zpracovávat podobně jako standardní PA 6 Durethan BKV 30 H2.0, etablovaný v automobilovém průmyslu, který obsahuje 30 % skleněných vláken. Teploty při zpracování není třeba zvyšovat.

Velká tuhost a pevnost

Hlavní silnou stránkou vysoce plněných typů PA a PBT je jejich velká tuhost a pevnost. Tak např. Pocan DP B 3160 XF má modul pružnosti 18 500 MPa a napětí na mezi pevnosti 160 MPa. Modul pružnosti v tahu Durethanu DP BKV 60 EF H.2.0 je při pokojové teplotě přibližně 19 000 MPa a je asi dvakrát vyšší než u standardního PA 6 plněného 30 % skleněných vláken. Pro svou vysokou teplotní vodivost a vysoký modul pružnosti při vysokých teplotách se vysoce plněná nastavení PA 6, 66 a PBT dají mnohem dříve vyjmout, což zkracuje doby cyklů a umožňuje hospodárnou výrobu.

Žádné dodatečné opracování

Vysoce plněné polyamidy se osvědčují především v aplikacích, při kterých záleží na trvalé dynamické zatížitelnosti. To ukazuje příklad čtyř párů závěsů, kterými jsou vybaveny dvojité zadní dveře dodávkového automobilu. Z černě zabarveného Durethanu DP BKV 60 EF H.2.0 je vyrábí italská firma Martinplast SpA, sídlící v Moncalieri u Turína. Ve prospěch použití PA 6 hovořilo především to, že závěsy už není třeba lakovat. Díly jsou „hotové“, když opustí vstřikovací stroj. Dodatečné opracování odpadá. Naproti tomu se musí u tlakového odlitku z hliníku například dodatečně odstraňovat otřepy, což je spojeno s velmi vysokými pracovními náklady. Závěsy z PA 6 se dají provést mnohem jemněji a kompaktněji než z hliníku. Šroubové závity lze integrovat přímo do dílce a nemusejí se dodatečně pracně vřezávat.

Reklama
Reklama
Reklama
Už samotným rozdílem v hustotě oproti hliníku se realizací dveřních závěsů z Durethanu DP BKV 60 EF H.2.0 dosahuje úspory na hmotnosti kolem 35 %.

Držák záklopky palivové nádrže

Dalším příkladem použití vysoce plněného PA 6 je držák záklopky palivové nádrže sedanu střední třídy, který se vyrábí z Durethanu BKV 50 H2.0, vyztuženého 50 % skleněných vláken. Požadována byla extrémně vysoká tuhost, protože se tento podlouhlý dílec podle specifikací OEM nesmí ani při velkých pákových silách téměř vůbec zdeformovat. Tento požadavek se podařilo při použití PA 6 ve srovnání s hliníkem litým pod tlakem splnit při výrazně nižší hmotnosti. Do plastového dílce je mimo jiné integrován úchyt pro uzávěr palivové nádrže, uzavírací očko pro zámek palivové nádrže a západkové uzávěry. Strukturovaný dílec je tak jemně konstruován a téměř nepodléhá deformaci, že se víčko palivové nádrže dá nasunout po jemné drážce na držák záklopky palivové nádrže a zaaretovat západkovými uzávěry. To by u řešení s hliníkem litým pod tlakem znamenalo zvýšenou pracnost.

Rotor a stator motoru

Vysoce plněné typy PBT jsou pro svou pevnost v ohybu a tahu a pro vysoký modul pružnosti vhodné především pro součástky, které jsou trvale staticky silně namáhány a musejí zachycovat velké síly. Příkladem použití je elektromotor ventilátoru, který vyrábí firma Rotafil se sídlem v italské Padově pro vysavač. Stator a rotor motoru jsou vyrobeny z Pocanu T 7391. Rozhodujícím argumentem pro PBT vyztužený 45 % skleněných vláken bylo, že se s ním mohly do součástek integrovat krytky pro hlavy závitořezných šroubů z plastu. Kromě toho umožňuje snížení hmotnosti. Realizace obou součásti motoru metodou tlakového lití kovů by mělo kvůli komplexní geometrii součástí s mnoha proraženými otvory za následek velkou náročnost při dodatečném opracování.

Rotor ventilátoru vysavače je vystavován velkým odstředivým silám, a spolu se statorem je navíc dynamicky silně namáhán vibracemi. Pocan T 7391 tomuto namáhání odolává.

Výlisek největších rozměrů

Díky neobyčejně vysoké tuhosti (modul pružnosti kolem 17 000 MPa) a dobré tvarové stálosti vděčí Pocan T 7391 svým aplikacím v modelech nákladních automobilů Premium a Midlum výrobce Renault Trucks a FL a FM výrobce Volvo Trucks. V monacké firmě Mecaplast Group se z něj vyrábí tzv. junction box.Toto rozhraní s centrálním elektrickým rozvodem se nachází mezi kabinou řidiče a motorovým prostorem. Producentem a konstruktérem tohoto junction boxu je francouzskáDílec, který je při jízdě vystavován silným vibracím, zde byl dříve svařován z plechu. Jeho komplexní trojrozměrná geometrie se dá při použití vstřikovaného výrobku z PBT jednodušeji, levněji a mnohem snadněji realizovat. Šroubová spojení jsou integrována do dílce pomocí vložek, které usnadňují následnou montáž.

Dílec junction box z Pocanu T 7391 se na rozdíl od provedení v plechu nemusí lakovat.

Frederik Thoma

Marcela.Peskova@mcpraha.cz

Reklama
Vydání #9
Kód článku: 80935
Datum: 03. 09. 2008
Rubrika: Trendy / MSV 2008
Autor:
Firmy
Související články
900 000 nástrojových datových záznamů navíc

Nové rozhraní výrazně rozšiřuje datovou nabídku pro uživatele systému TDM. Ti mají nově k dispozici nástrojová data od více než 40 výrobců, tedy téměř pro každou obráběcí operaci.

Aditiva s nanočásticemi a vlastnosti procesních kapalin

Myšlenka, že lze v různých výrobních procesech použít kovoobráběcí kapaliny - Metalworking Fluids (MWF), aby se zajistila kvalita obrobku, snížilo opotřebení nástroje a zvýšila produktivita procesu, je velmi stará. Už Leonardo da Vinci vytvořil několik testovacích sestav umožňujících analýzu tření za různých podmínek.

Kolaborativní roboty - potenciál automatizace v automobilovém průmyslu

Kolaborativní roboty, neboli koboty, vytvářejí další příležitosti pro automatizaci automobilového průmyslu. Jsou charakteristické svou schopností pracovat ve specifické výrobní oblasti, po boku pracovníků. Dále pak rychlou implementací a snadným přesunem na nové úkoly. V neposlední řadě i intuitivním programováním a obsluhou. Mohou pomoci v procesech jako je vstřikování, při obsluze strojů nebo při balení a paletizaci ve velkých i malých podnicích.

Související články
Edge computing pomáhá definovat podnikovou přeměnu

Edge computing už není jen vzdálený koncept. Jak podniky implementují flexibilní řešení pro hybridní cloud a jak se pokrok v open source systémech, jako je Kubernetes, a technologiích pro 5G stává realitou, tak se rozvíjí i edge computing. Kombinací těchto technologických sil vzniká rámec pro podnikové řešení edge computingu, které vezme moc z rukou několika a předá ji do rukou mnoha .

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Budoucnost české výroby

Česká výroba prochází složitým obdobím. Naši výrobci musí každý den řešit složité úkoly a problémy, za které si z části ani nemohou. Doba už je taková, je potřeba se jí ale postavit čelem.

Cesta k budoucímu růstu vede přes investice

Rok 2020 by se dal přejmenovat na Rok černých labutí. Ekonomové k těmto původem australským ptákům přirovnávají události, které nikdo nečeká a které hluboce zasáhnou samotné základy hospodářství. Tak jako to dokázala pandemie nového typu koronaviru. Ze dne na den donutila vlády, aby vypnuly na několik měsíců nejen českou, ale také další klíčové ekonomiky pro české exportéry.

Digitalizujete výrobu? Nezapomeňte na pevné základy

ERP je tradičním podnikovým nástrojem, jehož cílem je podpořit a optimalizovat firemní procesy v rámci jednoho integrovaného řešení. Poskytuje jednotnou datovou základnu, jednotný pohled na dění ve společnosti a svým způsobem je nositelem jednotné verze podnikové pravdy, která je podkladem pro rozhodování managementu.

Modulární příprava vzduchu pro průmyslové aplikace

Stlačený vzduch je bezpečný a spolehlivý zdroj energie za předpokladu, že se správně používá a upravuje. Často je mylně pokládán za levný nebo dokonce "bezplatný" zdroj energie, avšak v místě použití má přibližně stejnou cenu jako zemní plyn. Proto je velmi důležité instalovat správné vybavení pro úpravu a regulaci přívodu vzduchu.

Platforma pro edgecomputing a průmyslový internet věcí

Systém FIELD (FANUC Intelligent Edge Link and Drive) je platforma určená pro propojení provozních zařízení, která umožňuje rychlý a spolehlivý přístup k výrobním datům s cílem využít je k naplnění koncepce chytré, propojené výroby. Dovoluje realizovat edge computing, tedy shromažďovat a zpracovávat data přímo v provozu, nikoliv až v cloudu, a umožňuje tak činit rozhodnutí, která se týkají jednotlivých strojů a zařízení, mnohem rychleji než u cloudových aplikací. Přitom zůstává zachována možnost, nikoliv povinnost, předem zpracovaná data přenášet k centralizovanému zpracování v informačním systému podniku nebo v cloudu. Účelem je nejen monitorovat, ale i aktivně zasahovat do výrobního procesu ve smyslu regulační smyčky se zpětnou vazbou.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Na cestě stát se globálním jazykem produkce

V loňském roce na veletrhu EMO se uskutečnila první "live" prezentace univerzálního rozhraní obráběcích strojů umati (universal machine tool interface), do které se na výstavě zapojilo na sedmdesát firem z deseti zemí se 110 stroji a 28 softwary. Tato inciativa vytvořit standardizované rozhraní, které uživatelům umožní snadnou a bezpečnou integraci nových strojů, softwarů a dalších zařízení do vlastních IT ekosystémů na principu plug and play, vznikla v roce 2017 pod záštitou VDW (Německá asociace výrobců obráběcích strojů). VDW nyní spojuje své síly s VDMA (Svaz německých strojírenských podniků), aby společně podporovaly šíření a používání standardů OPC UA v celém strojírenském sektoru pod značkou umati.

Doplňkový katalog nástrojů

Specialista na třískové obrábění, společnost Ceratizit, vydává svůj nový doplňkový katalog Up2date, v němž opět představuje inovované nástroje, produktové doplňky i zcela nová nástrojová řešení - mezi nimi i čtyřbřitý vrták WTX HFDS.

Čištění upínacích kuželů nástrojů

Při obrábění je zpravidla věnována značná pozornost kvalitě řezných nástrojů a také způsobu jejich upnutí. Již menší pozornost ale bývá věnována rozhraní upínací kužel - vřeteno stroje. Přitom právě upnutí nástrojové sestavy ve vřetenu obráběcího stroje výrazným způsobem ovlivňuje jak celý proces obrábění, tak i trvanlivost ostří, bezpečnost a v neposlední řadě také životnost upínačů i drahých vřeten strojů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit