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Dongguan Hexing Carbon Fiber Technology Co., LTD.

捷克開發新型碳纖維復合材料機械手末端工具 (EOAT)


　用于汽車串聯沖壓自動化生產線的剛性EOAT設計提高了負載能力和生產率，克服了每分鐘行程的限制，提高了工廠的互換性。

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CompoTech PLUS (蘇斯賽, 捷克) 和Bilsing Automation (阿滕多恩, 德國) 之間的最新開發項目在六軸機器人上生產了一種新型碳纖維復合材料臂端工具 (EOAT)，用于使用吸盤工具的汽車串聯沖壓線。由于其幾何形狀，這種類型的 EOAT 通常被稱為吊艙梁（gondola beam），兩個對稱的方形梁連接到平坦的中央主體。固定吸盤的機器臂通過工具套固定在吊艙梁上。

該合作項目由一家領先的汽車車身面板生產商發起，該生產商正在尋找一種定制設計的替代吊艙梁，以取代現有的混合鋁碳纖維復合材料梁。項目團隊的主要目標是通過開發更硬、更長的 EOAT 來簡化工具管理，該 EOAT 可以在整個工廠提供標準吸盤工具套的所需互換性。

據報道，新穎的“全碳纖維”長 2.6 米、扁平的吊艙梁設計使工廠內使用的不同類型的 EOAT 之間的一鍵式適配器 (OTA) 工具巢實現了非常有益的標準化。因此，工具箱的組裝時間和 OTA 相關的維護、零件和存儲成本都減半。

該項目的主要生產優勢包括更高的負載能力和更高的生產力，克服了原始混合金屬復合吊艙每分鐘 9 沖程的限制。據 CompoTech 稱，更硬的全復合材料吊艙創造了這樣的可能性，即現在沖壓線的運行速度可以提高 75% 以上，每分鐘沖程 16 次。

CompoTech 表示，它在創造創新的碳纖維復合材料機床和自動化解決方案以替代鋼和鋁方面擁有成熟的設計和生產專業知識。使用專有的自動纖維鋪設 (AFL) 技術，CompoTech 能夠提供具有更好自然頻率阻尼的更硬、更輕的替代生產組件，從而提高生產力，同時降低總體制造成本。

Bilsing Automation 以汽車沖壓、車身車間 EOAT 工具和模塊化工業工具系統的開發而聞名。據報道，該公司在使用由 CompoTech 合作開發和制造的碳纖維復合材料的自動化工具方面處于領先地位。

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CompoTech 使用兩種類型的碳纖維開發了一種新的層壓板設計，以滿足工廠串聯沖壓線標準化 EOAT 所需的設計參數。設計規范基于實際工廠沖壓線生成的數據。新吊艙每個部分的碳纖維/環氧樹脂層壓板使用聚丙烯腈 (PAN) 織物和軸向節距纖維的組合，使用其 AFL 技術精確放置在需要的位置。

吊艙升級版的總寬度為 2.6 米，需要處理高達 100 公斤（約 220 磅）的有效載荷，并且可以在 2G（約 20 平方米/秒）加速度下以最小的變形在垂直和水平方向運行 （垂直于光束軸）方向。CompoTech 說，這種薄型結構最大限度地減少了壓力機開口，減少了安裝在線性軸下方時的加工時間。在這里，直線運動是安裝在現有沖壓線上的六軸串聯送料機械臂的定制第七軸，用于更快、更高效的面板傳輸和延伸范圍。

碳纖維技術

碳纖維吊艙梁由三個部分組成：兩個空心方形碳纖維梁（80 x 80 毫米）部分，錐形中央碳纖維主體部分模制成兩半（頂部和底部）。然后將單獨的三個部分粘合在一起，并在關鍵負載區域用額外的纖維纏繞以增加加固。CompoTech 聲稱，完整的復合吊艙梁僅重 14 公斤（約 31 磅）。組裝完成后，安裝了快速工具更換配件和標準吸盤工具套，完全可操作的 EOAT 重 35 公斤（約 77 磅）。

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軸向間距纖維放置在 PAN 纖維織物上。

每個部分都使用單向 (UD) 高模量軸向“間距”碳纖維和高強度 PAN 纖維，在頂部、底部和側面具有不同的層壓層組合。復合墊在結構梁的關鍵點處粘合并進行加工，為 EOAT 工具套的組裝提供精確的表面。完全組裝的碳纖維吊艙的動態負載測試證實了層壓系統的高剛度，最大變形僅為 4.9 毫米。

CompoTech 首席設計工程師 Gabriel Martinot 指出：“挑戰在于設計吊艙，其中央部分具有與 80 x 80 毫米輪廓梁相似的彎曲剛度，并避免出現應力集中區域。”他解釋了公司如何處理該項目以滿足所有設計參數。“UD 瀝青纖維用于補償剛度的幾何損失。我們為中央主體制造了超高模量碳纖維預成型件來實現這一目標。我們的 AFP [自動纖維鋪放] 工藝使我們能夠將 XN-80 UD 間距纖維自動且精確地堆疊在 PAN 織物上，從而將零度軸向“間距”碳纖維與標準 ±45 度 PAN 織物相結合。這正好在需要的地方為中央梁提供了最高的剛度。”

Gabriel 繼續解釋新設計的其他制造階段：“中央主體半部和兩個方形梁部分首先粘合在一起，然后放回 AFL 機器中，該機器纏繞額外的 90 度碳纖維以進一步加強梁最受力的地方。即使在最重的負載下，這也能確保可靠的長期性能，并顯著降低吊艙子組件之間裂紋擴展的風險。”

在機器制造和自動化方面獲得的項目和經驗，現在正在用于國防、運輸、農業、自行車和休閑海洋等其他行業。

（閱讀鏈接：NS0985 捷克CompoTech推出碳纖維環氧樹脂橫梁產品系列）



來源：CompositesWorld   編譯：賽奧碳纖維

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