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激光切割應對安全氣囊的挑戰

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

最近,大規模的安全氣囊召回事件已引發公眾聚焦於將嚴格的質量標準納入安全氣囊製造的必要性等問題。影響這類救生器材和設備的安全問題標誌著消費者信心已經因為供應商所承受的無情的成本壓力而被漸漸侵蝕。為了贏回公眾的信任,原始設備製造商(OEMs)正采取非同尋常的舉措來保證車輛乘客的安全。這些旨在提高安全氣囊質量控製水平的新措施給一級供應商帶來了額外挑戰,在不斷變化的安全氣囊供應生態係統中,他們依舊專注於降低安全氣囊的單位成本。

日益複雜的市場

隨著輕型車輛的產量到2020年為止的年均增幅達到4%,預計安全氣囊市場在此期間的複合年均增長率(CAGR)將達到8.1%。部分原因是基於印度、中國和其它發展中國家出台的新安全法規而引發的總體增長轉變。到2020年,新興經濟體預計將占據全球車輛總產量58%的份額。僅中國而言就將占比30%,其商用車和客車的產量都將超過西歐和北美地區。

對於成熟的市場來說,越來越高的被動安全性將使新型安全氣囊獲得更廣泛的應用分布,如在單個高級車輛中可擁有多達12種的應用。對於大多數的新型車輛而言,駕駛側、乘客側和側簾式安全氣囊都是標準配置,而許多乘用車和輕型卡車都配備了八個甚至更多的安全氣囊。此外,隨著汽車安全試驗機構,如新車評價規程(NCAP)等發布建議提倡使用更大、更寬的側麵碰撞安全氣囊,產品的尺寸也不斷處於發展和演變中。

新型安全氣囊的創新應用在車輛的內部和外部持續得到深化。當前,知名車企沃爾沃和路虎為其在歐洲市場上出售的部分精選車型提供行人安全氣囊。在車輛時速為20至50km的範圍之間,這些安全氣囊被設計為能夠將某些正麵碰撞降至最低程度。其他仍在開發中的概念包括安裝在前座和車頂的後氣囊。

行業麵臨的挑戰

由於安全氣囊充氣機醜聞所造成的餘波未息,汽車製造商采取了嚴格的措施來加強對安全氣囊點火係統部件的檢查力度。自動檢測係統使供應商能夠在不放緩生產進度的情況下確保他們提供的組件符合嚴格的安全標準。

對於安全氣囊的織物部件來說,所使用的充氣機的類型通常決定材料的選擇。以相似的方式,自動化視覺檢測已成為質量監控過程的重要部分。現在,汽車製造商要求許多安全氣囊供應商安裝掃描儀和視覺係統,以便對安全氣囊裁切件進行尺寸控製。

然而,加強措施僅僅是加劇了製造過程的複雜性。盡管有這些新的發展舉措,安全氣囊供應商仍然保持相同的成本目標,以賺取利潤。安全氣囊製造商正達到了成本優化的極限,因而亟需尋找一種解決方案來應對成本急劇下降的困境。這就解釋了為何許多製造商正在使用更便宜的材料,如聚酯纖維。然而,較低的成本勢必會展現出劣勢,因為這些材料固有的彈性特征往往會發生較為嚴重的變形。

完善道路安全價值鏈

當結合工藝優化和資源優化時,最先進的激光切割技術可幫助安全氣囊製造商攻克多重的業務挑戰。先進的氣囊設計和切割技術能夠滿足這些嚴格的新要求,即使在使用諸如聚酯等低成本材料時,也能確保最終質量接近零缺陷。通過提高生產率和效率,供應商可以實現增益,保持競爭力,同時滿足 OEMs日益苛刻的要求。

在生產過程期間識別異常情況可能會造成停機時間或昂貴的重新切割等嚴重損失,特別是當車輛乘客的安全受到威脅時。如今,新的安全氣囊預生產軟件旨在通過驗證氣囊織物準備過程的每個步驟來使整個生產過程實現標準化。

因為切割零件的幾何形狀來自工業設計部門,其形式各種各樣,第一步是需檢查單元和尺度的一致性。第二步是去除切割所不需要的所有幾何形狀,即使肉眼不可見。強大的向導程序對其進行檢測和標記,以消除在安全氣囊中心部分切割1/10mm孔的風險。對於多層切割而言,第三步包括優化織物使用,同時保證切割質量。對於一次成型式安全氣囊來說,之後的步驟是構建網格,從而為後續的優化切割做準備,並根據工業織布機的布局組裝零件。在進行第一次切割前,必要的數據在幾分鍾內被提取出來。

高速多層激光切割

使用一款高功率的激光束在高速條件,並且在不熔化材料層的情況下切斷厚厚一疊切割和縫合材料需要高度精準的動態激光功率控製。事實上,切割是通過物質升華進行的,但這隻有在激光束功率水平可得到實時精準的調整時才能實現。當強度不足時,加工部件無法得到正確切割。而當強度過強時,材料層會擠在一起,從而造成層與層之間積聚纖維顆粒。新一代的激光切割機可高效地將激光功率強度控製在最接近的瓦數和微秒級範圍。(圖1)

 

圖1:新一代的激光切割機可高效地將激光功率強度控製在最接近的瓦數和微秒級範圍,從而自動補償具有熔融材料風險的輕微溫度變化。

此外,可以將幾個因素考慮在內,例如待切割材料的性質,形狀的幾何形態、切割速度和加速度等。同樣需要考慮提前一點點時間切割的工件,以此對略微升高,並且可能造成鄰近區域材料發生熔融風險的溫度進行調節。這正是由切線所構成的風險, 通過單個切割路徑完成切割流程,以確保實現無瑕疵的品質。

校正切割路徑 消除安全氣囊的瑕疵

理論上,切割一次成型式安全氣囊需要設計一個起始點,以及使用特定的模板勾勒出一致的切割路徑。如果材料本身是完全規則的,這將是唯一需執行的操作。然而,由於低成本的聚酯比其它纖維更具彈性,所以材料的編織和後處理工序可能會導致工件所有或部分部位發生彎曲和歪斜。

 

圖2:先進的預生產軟件能夠使每款安全氣囊切口的幾何形狀瞬時適配一次成型織物的實際輪廓。

現在,使用新一代的切割製備軟件,便能輕鬆解決這些複雜的問題。通過限定不可改變的一次成型式氣囊設計的特定區域,切割機瞬時將每個切口的幾何形狀與織物的實際輪廓進行適配(圖2),同時符合定位和間距規則。SmartCutting軟件展現的正是氣囊切割製備軟件和刀具之間的這種靈活的動態交互作用。打造的切割工件的尺寸與驗證模板的完全相同,具有恒定的係統能力,即使在切割高度變形的材料時也是如此。

生產過程是導致利潤或損失發生的一個步驟。通過使用正確的預生產軟件和最新的激光切割技術,安全氣囊製造商可以降低其單位生產成本,同時生產出沒有瑕疵的產品,為道路安全價值鏈做出貢獻。

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