Yli 20 %:n säästö materiaalikustannuksissa on vain yksi katkoviivamaisen saumalevityksen lukuisista eduista verrattuna tavalliseen saumalevitykseen. Lue, miten voit nostaa hybridiliitosprosessin tuottavuuden, turvallisuuden ja laadun aivan uudelle tasolle – ja samalla pienentää elinkaarikustannuksia.
Aikakautena, jolloin suositaan keveitä ja useista materiaaleista koostuvia malleja, yksi autoteollisuuden korikokoonpanon päätrendeistä on hybridiliitos. Siinä yhdistetään rakenteiden yhteenliittämiseen tarkoitetut voimakkaat liimat ja muut liitostekniikat, kuten pistehitsaus, kitkaporauskiinnitys tai itselävistävä niittaus. Tällä on merkittäviä etuja:
- suurempi rakenteellinen lujuus ja jäykkyys, jotka parantavat ajo-ominaisuuksia ja kolariturvallisuutta
- parempi liitoksen korroosionkestävyys
- pienempi hitsauspisteiden määrä voimakkaiden liimojen ansiosta.
Squeeze-out of adhesive at weld spots
Hybridiliitosten haasteet
Liima-annostelun ja muiden liitäntätekniikoiden yhdistämisessä on monia haasteita. Liimamateriaali voi puristua pois paikaltaan hitsaus- ja niittauspisteiden kohdalla, mikä aiheuttaa materiaalihukkaa ja korjaustarpeen. Pistehitsauksen kuumuus hajottaa liiman, jolloin ilmaan voi päästä myrkyllisiä höyryjä. Lisäksi hitsausvirran on oltava tavallista voimakkaampi, ja hitsausprosessiin kuluu enemmän aikaa. Tavallisia virhetyyppejä:
Blow-out: destroyed adhesive at weld spots
- Puristuminen pois: Liimamateriaali puristuu pois paikaltaan hitsaus- tai niittauspisteissä. Seurauksena ovat katodisen upotusmaalauksen (KTL) altaan kontaminoituminen, korjaustarve ja materiaalihukka.
- Purkautuminen pois: Jos liima hajoaa kuumuuden vuoksi pistehitsauksen aikana, se voi purkautua pois paikaltaan. Tämä voi johtaa korroosioon ja heikkoihin liitoksiin.
Ratkaisuna ongelmiin katkoviivamainen saumalevitys
Katkoviivamainen saumalevitys jättää materiaaliaukot hitsauspisteisiin muodostuvien polttorinkien kohdalle.
Atlas Copcon kehittämä levitysmalli on tarkoitettu nimenomaan hybridiliitosten haasteiden voittamiseen. Niin kutsuttu katkoviivamainen levitys tarkoittaa epäyhtenäistä annostelua, jossa hitsauskohtiin jää tietyn kokoiset materiaaliaukot. Tällä on lukuisia etuja:
- liimamateriaalia säästyy, pienemmät kustannukset
- tarkan levityksen ansiosta ei materiaalin puristumista ulos hitsauspisteiden kohdalla, joten ei tarvetta korjaukseen
- ei myrkyllisiä höyryjä pistehitsauksen aikana, ei ilmanpoistojärjestelmien tarvetta
- vähemmän painoa pienemmän liimamäärän vuoksi, vähemmän CO2-päästöjä.
Jopa 22 %:n materiaalisäästöt katkoviivamaisella saumalevityksellä
Mahdolliset materiaalisäästöt ovat valtavat. Laskentaesimerkkinä voidaan käyttää tyypillistä sivupaneelia, jossa on 54 hitsauspistettä etuoven kohdalla ja 44 hitsauspistettä takaoven kohdalla, yhteensä siis 98 hitsauspistettä. Jos käytetään tavallista yhtäjaksoista saumaa, jonka halkaisija on 3 mm, materiaalia kuluu kaikkiaan 38 cm³. Kun käytetään katkoviivamaista saumaa, jossa materiaaliaukon pituus on 12 mm, kussakin hitsauspisteessä säästyy 0,0848 cm3 materiaalia. Tällöin 98 hitsauspisteessä säästyy 8,3 cm³ / sivupaneeli – materiaalisäästö on siis 22 %.
Material savings with stitch bead
Säästömahdollisuus – katkoviivamainen saumalevitys
| Laskentaesimerkki | |
|---|---|
| Sauman halkaisija | 3 mm |
| Liima-aukko | 12 mm |
| Materiaalisäästö pistettä kohden: | 0,15 cm * 0,15 cm * 3,14 * 1,2 cm = 0,0848 cm3 |
| Materiaalisäästö sivupaneelia kohden (98 hitsauspistettä): | 98 * 0,0848 cm3 = 8,3 cm3 |
| Materiaalisäästö auton runkoa kohden: | 2 * 8,3 cm3 = 16,6 cm3 |
| Materiaalisäästö päivää kohden (1 000 auton runkoa): | 16,6 cm3 * 1,355 g/cm3 = 22,5 kg |
| Kustannussäästö päivää kohden: | 22,5 kg * 14 €/kg = 315 € (pelkät sivupaneelit) |
| Kustannussäästö vuotta kohden: | 315 € * 225 = noin 70 875 € (pelkät sivupaneelit) |
Katkoviivamaisen saumalevityksen haasteet: robotin nopeus ja joustavuus
Katkoviivamaisen sauman käytön edut hybridiliitoksessa ovat loistavat verrattuna tavalliseen yhtäjaksoiseen saumaan. Kuitenkin levitysprosessissa on huomattavia haasteita, jotka koskevat robotin nopeutta ja levityksen joustavuutta. Tehokkaissa tuotantolinjoissa robotin nopeuden on oltava vähintään 500 mm/s. Samaan aikaan autojen muotoilu muuttuu yhä monimutkaisemmaksi. Käyttäjien on voitava määrittää saumojen ja aukkojen koot vapaasti, ja levityksen on tapahduttava tarkasti ja luotettavasti auton rakenneosaan. Mutta robotin, ohjausjärjestelmän ja annostelijan väliset kytkentäajat viivästyttävät suutinta avaavan ja sulkevan neulaventtiilin toimintaa. Tätä ongelmaa ei pystytä ratkaisemaan tavallisilla levitysjärjestelmillä.
Relation of switching time and robot spead in stitch bead applications
Esimerkki: tarvittavat kytkentäajat robotin toimimiseksi nopeudella 350 mm/s
- 34,2 ms, kun levitysalue tai aukko on 12 mm
- 28,5 ms, kun levitysalue tai aukko on 10 mm
- 22,8 ms, kun levitysalue tai aukko on 8 mm.
Opettaminen robottiohjaimen kautta
Monissa teollisissa annostelujärjestelmissä katkoviivamainen sauma on ohjelmoitava robottiohjaimen kautta syöttämällä sauman ja aukon pituudet manuaalisesti. Kytkentäaika on sovitettava robotin nopeuteen, koska muuten sauman ja aukkojen pituudet eivät täsmää millimetreinä annettuun määritykseen. Tähän tarvitaan paljon ohjelmointia, mikä lisää kustannuksia.
Toteuttaminen järjestelmäohjaimen kautta
Atlas Copcon SCA-tuotelinjan nykyaikaisissa teollisissa liima-annostelujärjestelmissä on erityinen ohjelmisto katkoviivamaista saumalevitystä varten. Käyttäjä voi syöttää sauman ja aukkojen pituudet suoraan levityksen järjestelmäohjaimeen. Robottiohjain vain käynnistää levitystoiminnon venttiili auki -signaalilla. Järjestelmäohjain kontrolloi annosteluventtiiliä itsenäisesti käyttäjän määrittämien sauma- ja aukkopituuksien ja robotin nopeuden mukaan. Paikannusanturin antama palaute tulee huomioiduksi laskelmissa. Riittää, että robotin ohjelmoija valvoo levitysnopeutta, käynnistyssignaalia ja robotin reittiä. Järjestelmäohjain käsittelee kaikki muut annostelijan signaalit.
Ohjelmistopohjaisen ohjelmoinnin edut:
- Automaattinen kytkentäaikojen määritys
- Annostelijan venttiilin täsmällinen kontrollointi
- Hyvä joustavuus: yksi ohjelma voi sisältää jopa 128 sekvenssiä (sauma ja aukko)
- Vähän ohjelmointityötä ja pieni käyttäjävirheiden vaara.
Tapausesimerkki: nopea katkoviivamainen sauma
Aasialainen autonvalmistaja päätti yhdistää lujan liimasidoksen ja pistehitsauksen uuden auton pohjalevyn sisärungossa, lattiarungossa, keskitunnelissa, kojelaudassa ja pyöräkotelossa. Tavoitteena oli parantaa jäykkyyttä, kolarikestävyyttä ja yleistä ajokokemusta. Sisäinen tutkimus osoitti, että auton ajokäyttäytyminen parani merkittävästi, kun alustassa käytettiin jopa 50 metriä liimaa. Katkoviivamainen levitys osoittautui parhaaksi annostelumenetelmäksi tässä liitoshaasteessa. Se mahdollistaa laaja-alaisen jakautumisen hitsauspisteiden välillä alustaryhmässä ylittämättä 70 metrin optimimäärää.
High-speed pneumatic stitch bead applicator for heated and unheated materials.
OEM-valmistajan vaatimus oli, että robotin nopeus on vähintään 500 mm/s – ilman annostelulaadun ja prosessin luotettavuuden heikentymistä. Atlas Copco kehitti tälle asiakkaalle erityisannostelijan varmistaakseen luotettavan, nopean ja asiakkaan vaatimusten mukaisen prosessin. Ratkaisu oli paineilma-annostelija, jossa on kaksitoiminen sylinteri ja erittäin nopeasti kytkeytyvät ilmaventtiilit. Neulan liikkeen nopeuttamiseksi Atlas Copco muotoili uudelleen ja laajensi venttiilin aukkoja. Tämä nopeuttaa ilman liikkumista, kun suutin avataan tai suljetaan. Nykyään tämä aasialainen OEM-valmistaja käyttää korituotantolinjassaan yli sataa Atlas Copcon järjestelmää – ja tekee jo yhteistyötä Atlas Copcon kanssa robotin nopeuden lisäämiseksi entisestään.
Yhteenveto: miksi investointi katkoviivamaiseen saumalevitykseen kannattaa
Katkoviivamainen sauma on todellinen ongelmanratkaisu hybridiliitoksiin, erityisesti pistehitsauksen yhteydessä. Sillä saavutetaan merkittäviä kustannussäästöjä (materiaalisäästöt jopa 20 %) sekä monia muita etuja, jotka lisäävät tuottavuutta, turvallisuutta ja laatua – ja vähentävät elinkaarikustannuksia. Robotin nopeus voi kuitenkin olla haaste annosteluprosessissa. Teollisuuden suurten vaatimusten vuoksi monet tavalliset annostelujärjestelmät ovat riittämättömät. Atlas Copco on kehittänyt erityisen nopean annostelijan, jota käytettäessä robotin nopeus voi olla 500 mm/s tai enemmän. Samalla ohjelmointityötä on vähemmän erityisohjelmiston ansiosta.
Tutustu paremmin korikokoonpanon innovatiivisiin liima-annosteluratkaisuihin
