Témata
Reklama

Lehčí a čistější řezání vysoce pevných dílů

Automobilový průmysl řeší u karoserií především nízkou hmotnost a bezpečnost při nárazu. Proto se na vybrané části karoserie používají vysoce pevné ocele schopné tváření za tepla. Typickým příkladem je nový VW Golf VII. Při řezání vysoce pevných ocelí se s výhodou používá laser.

O významu snahy výrobců automobilů o malou hmotnost a bezpečnost při nárazu není nutné příliš diskutovat. Rozhodující je, že OEM investuje v posledních letech mnoho milionů eur na řešení těchto požadavků, jakož i na splnění příslušných předpisů a no-rem. Přitom samozřejmě hraje významnou roli také aspekt šetření energií, který je opět svázán s moderní lehkou konstrukcí.

Reklama
Reklama
Obr. 1. Za tepla tvářené, tzv. lisováním nebo tvářením tvrzené součásti snižují hmot-nost karoserií automobilů. Laser je ideální nástroj pro bezdotykové obrábění těchto součástí.

Moderní oceli legované borem

Malé hmotnosti konstrukce lze dosáhnout zejména použitím vyvinutých moder-ních ocelí legovaných borem, majících pevnost až 1 500 MPa (obr. 1). Typickým před-stavitelem této oceli je typ 22MnB5. V okamžiku, kdy byla tato ocel uvedena na trh, orientovali se na její využití výrobci nástrojů a lisů, jakož i výrobci automobilů. „Nachá-zíme se v lisovně firmy VW ve Wolfsburgu,“ začíná svůj výklad Dr.-Ing Steffen Kulp, projektant lisovny (obr. 2). „Zde vyrábíme především díly karoserie, jako jsou sloupky, pro nový model Golf VII nebo pro typy Golf Plus a Tiguan. Struktura těchto součástí je v podstatě tvářena za tepla, případně je její pevnost zvyšována lisováním nebo dalším tvářením.“ Tímto zvláštním technologickým postupem tváření se dosahuje zlepšení tvářitelnosti a také vyšší pevnosti. Zpracovávané polotovary jsou tenké plechy a tedy i lehčí výlisky.

Obr. 2. Dr.-Ing.Steffen Kulp, vedoucí projektant lisovny u VW, Wolfsburg: „Pro ořezávání součástí z vysoce pevných ocelí jsme vsadili na laserovou techniku. Laserová centra jsou téměř bezprašná, takže dosahujeme optimálních výsledků řezání.“

Laser řeže vysoce pevné ocele

Výlisky zhotovené na lisu nemají ještě konečný tvar. Obsahují tzv. nadbytečný materiál daný konstrukcí lisovacího nástroje a přidržovače. Pro získání konečného výrobku musí být tento nadbytečný materiál odříznut a odstraněn. Pro ořezávání výlis-ků zakoupila firma VW deset laserových center typu Trulaser Cell 8030 (obr. 3). Sotva se najde lepší řešení pro řezání vysoce pevných ocelí, než je bezdotykové řezání ma-teriálu laserem. „Na těchto deseti zařízeních firmy Trumpf řežeme výhradně pouze tvrzené polotovary z vysoce pevné oceli,“ uvádí Kulp (obr. 4).

Obr. 3. Firma VW ve Wolfsburgu investovala do deseti laserových center, aby mohla opracovat součásti karoserie z vysoce pevných ocelí v lepší kvalitě
Obr. 4. Laser umožňuje řezat součásti z vysoce pevných, borem legovaných ocelí o pevnosti až 1 500 MPa. Většinou jde o sloupky a boční díly automobilové karo-serie, které jsou používány především u nového VW Golf VII.

Trulaser Cell 8030 je laserový stroj umožňující řezání ve 3D, který má minimální provozní náklady při maximální produktivitě, říkají odborníci od výrobce Trumf v Ditzingenu. Kromě standardních požadavků na pracovní prostor, minimální vedlejší časy a vysokou bezpečnost výroby měla firma VW na Trulaser Cell 8030 ještě zvlášt-ní požadavky. „Laserové stroje byly pro nás speciálně optimalizovány z hlediska použití v podmínkách lisovny,“ sděluje Kulp. Toto je důležité, protože v automobilovém průmyslu se vyrábí mnoho výrobků, tzn. že výrobní zařízení jsou plně využita každou hodinu.

Obr. 5. Součásti jsou u stroje Trulaser Cell 8030 upínány na rotační stůl. Zatímco se v pracovním prostoru stroje jedna součást řeže, je na druhé straně rotačního stolu upínána nová součást, která má být opracována.

U firmy VW se pracuje na 17 směn týdně „Výrobní takt je přibližně 60 sekund na součást – kolísá to s tvarem a velikostí vyráběné součásti,“ dodává Kulp. Dalším zvláštním požadavkem na stroje od firmy Trumf bylo, aby provoz byl bezprašný a neznečišťoval okolí. „Pro optimální řezání je důležité, že součásti řežeme bezprašně. Tento požadavek by byl zanedbatelný při řezání pouze několika součástí denně, ale při výrobě v tisícových sériích by vzniklo značné znečištění provozu, což by se projevi-lo na kvalitě výrobků. To si nechceme a nemůžeme dovolit.“

Čisté prostředí přináší lepší výsledky

Pro řezání a odstraňování odřezaného materiálu používá VW místo dusíku čistý stlačený vzduch, který je levnější a v podniku je zaveden jeho rozvod. V této souvislos-ti bylo společně s odborníky firmy Trumpf řešeno odsávání vzniklých zplodin z pracovního prostoru stroje Trulaser Cell. Odsávání zajišťuje patentovaný a do stroje plně integrovaný systém, který mnohonásobně zvyšuje účinnost cirkulace vzduchu v pracovním prostoru stroje. U stroje Trulaser Cell 8030 bylo dbáno na dodržení optimálních podmínek řezání teplem tvářených 3D součástí. Tyto stroje je možné použít ve vysoce produktivním prostředí a využít je pro řezání různých součástí. Použitím pevnolátkového laseru jsou ve srovnání s CO2 laserem náklady na vyrobení jedné součásti menší a produktivita je větší.

Kompaktní konstrukce stroje zvyšuje jeho operativnost. V tělese stroje je také integrován skříňový rozváděč, čímž se snížila zastavěná plocha na minimum a rovněž se snížil čas pro spuštění stroje. Řízením průběhu řezání byly minimalizovány vedlejší časy. Tato laserová centra byla doplněna vysoce dynamickým rotačním stolem (krátký čas rotace) pro upínání obrobků. Další výhodu vidí Kulp v možnosti řezat laserem kruhové i tvarové díry. „Konečný výrobek je možné obrábět nahotovo na jedno upnutí. Případné odchylky v programu laseru se ihned projeví na výrobku.“

Laser je skutečně flexibilní nástroj

Další výhodou laseru je možnost reagovat pružně na okamžité změny vyrábě-ných součástí pouze změnou řídicího programu. Rotační stůl pro upínání obrobků umožňuje současně na jedné straně upínat polotovar a na straně druhé řezat laserem vyráběnou součást (obr. 5). Přes všechny tyto výhody však Kulp myslí již nyní na to, jak provoz zautomatizovat. Bezpečný provoz laserových zařízení má Kulp po třičtvrtě roku společné práce s odborníky firmy Trumf zvládnutý. Jako projektant lisovny se již nyní poohlíží po další optimalizaci provozu s ohledem na zvýšení sériovosti vyráběných součástí a jejich použití ve vyráběných automobilech.

Dietmar Kuhn
MM Das Industriemagazin, č. 48, 2012
Zpracoval: - VŘ –

dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #7,8
Kód článku: 130706
Datum: 25. 06. 2013
Rubrika: Výroba / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Nové tvářecí technologie pro výrobu karoserií

V současné době jsme svědky stálého, ale pochopitelného zvyšování požadavků na konstrukci karoserií osobních automobilů. Jsou to požadavky na konstrukční, ekonomická a ekologická zlepšování.

Lehké konstrukce automobilů - sendvičové materiály

O prodejnosti a úspěšnosti vozidla v silném konkurenčním prostředí dnes rozhoduje z velké míry tvar a funkčnost karoserie. Mezi technickým vybavením jednotlivých výrobců dnes není propastný rozdíl a proto první, čím automobil promlouvá k zákazníkovi, jsou právě silueta vozu, linie hran, elegance i vizuální dynamika. Na karoserii jsou proto kladeny náročné požadavky v řadě případů z hlediska technologie výroby protichůdné.

Lehké konstrukce karoserií osobních automobilů

Rostoucí požadavky na snižování spotřeby pohonných hmot a emisní limity vytvářejí soustavný tlak na snižování hmotnosti karoserií. Druhou alternativou, která se nadále rozvíjí, je rozšířené nasazení alternativních hybridních pohonů automobilů, zejména kombinace spalovacích motorů s elektropohony. Nedodržení emisních limitů osobních automobilů 95 g/100 km by mělo být od roku 2020 navíc finančně postihováno. Jak ukazují aktuální problémy koncernů Volkswagen Group a Citroen, je tato problematika rozšířena ještě o NOx. Je však zřejmé, že se to týká prakticky všech výrobců osobních i nákladních vozů. Tato problematika je zásadní s ohledem na vyráběné množství. V konstrukci letadel, raket a vesmírné techniky je řada nových výrobních technologií již delší dobu používána. Je to nejenom otázka vhodných materiálů, jejich dostupnosti a možností použitých výrobních technologií. V souvislosti s lehkými konstrukcemi všechny tyto oblasti stojí před dlouhodobým a zásadním rozvojem.

Související články
Mechanizované nástroje pro ruční stříhání plechů

Pro ruční stříhání plechů a trubek lze použít tři nově vyvinuté postupy: stříhání s nůžkami s úzkými čelistmi, nůžkami na plech a obrážení. V článku je ukázáno, kdy je nejvýhodnější použít kterou metodu stříhání.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Směry rozvoje technologií tváření při výrobě karoserií

Stálé požadavky na snižování emisí oxidu uhličitého vyžadují soustavné snižování hmotnosti automobilu. U konvenčních pohonů automobilů lze jít jedině cestou lehčích karoserií. Lehké konstrukce vyžadují zachování crashových vlastností jako u ocelových karoserií.

Tvářecí a výrobní procesy ve stavbě lehkých karoserií

Stále rostoucí nároky na zmenšování hmotnosti karoserií osobních automobilů a užitkových vozidel vytvářejí tlak na jejich konstruktéry a na výrobní technologie.

Technologie zpracovaní profilů a plechu

Společnost Stierli-Bieger i Prinzing se zabývají výrobou strojů pro zpracování kovu s více jak 30. letou tradicí. Výrobce strojů Stierli se specializuje na výrobu horizontálních lisů pro ohýbání a rovnání kovových profilů, společnost Prinzing se zaměřuje na výrobu strojů ke tváření plechu. V Česku jsou oba výrobci zastoupeni společností Bickel and Wolf.

Vláknový laserový řezací systém

LVD rozšiřuje svou řadu laserových řezacích systémů zavedením vysoce rychlostního vláknového laserového řezacího systému Electra FL.

Možnosti technologie CNC ohýbání profilů

Technologie CNC ohýbání za studena v sobě skýtá přesně to, co současné požadavky trhu žádají - umožňuje vytvářet poměrně flexibilním způsobem designově zajímavé tvary ve výborné kvalitě za příznivých nákladů.

Lisy na lamely elektromotorů

V červnu, nejprve v závodě v Göppingenu a posléze v Berlíně na výstavě Coil Winding Expo, představila skupina Schuler svůj první vysokorychlostní lis řady Smartline SA-S pro vysekávání lamel vysoce energeticky účinných elektromotorů.

Nový výrobní závod na Slovensku

LVD Company, a.s., přední světový výrobce strojů na zpracování plechu , jejichž prodej v České Republice a na Slovensku zabezpečuje firma Newtech, dokončil výstavbu nového výrobního závodu LVD S3 v Tornale na Slovensku.

Technologie formování rohů

Společnost ACF Engineering & Automation, zastoupená v Česku firmou Bickel and Wolf, spol. s. r. o., uvedla na trh stroj pro formování rohů dveří a krytů za studena, který odstraňuje typické operace jako svařování a broušení.

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