Detaily výroby modelu Lexus LFA
redaktor: k.zechmeister, 03.03.2011;

Lexus LFA, superautomobil s motorom V10, výkonom 560 koní a najvyššou rýchlosťou 325 km/h, sa začal vyrábať v špecializovaných sekciách továrne TMC Motomachi v japonskom Aichi v decembri roku 2010. Plánovaný objem výroby je len 500 vozidiel. Poďme sa pozrieť na zopár detailov jeho výroby.

Výroba plastov vystužených uhlíkovými vláknami (CFRP)
Lexus LFA Do výroby dielov z plastu vystuženého uhlíkovými vláknami, montáže a lakovania karosérie ultravýkonného vozidla LFA bude celkovo zapojených 175 zamestnancov. Vozidlá sa budú vyrábať rýchlosťou iba jeden kus za deň.

Plasty vystužené uhlíkovými vláknami (CFRP), ktoré sa vyznačujú výnimočnou pevnosťou a odolnosťou pri veľmi nízkej hmotnosti, tvoria približne 65 % hmotnosti karosérie vozidla LFA. To prinieslo redukciu hmotnosti približne 100 kg v porovnaní s celohliníkovou konštrukciou.

Spoločnosť Lexus, silno zameraná na vývoj budúcich produktov, si vyrába a montuje komponenty z CFRP sama. V porovnaní s oceľou alebo hliníkom je výroba CFRP časovo oveľa náročnejšia. Projekt LFA je však dôležitým výskumným laboratóriom, slúžiacim pri testovaní nových automatizovaných procesov výroby dielov z CFRP, ktoré sa budú používať pri výrobe budúcich produktov značiek Toyota a Lexus.

Podľa tvaru, účelu a požadovaných vlastností jednotlivých komponentov sa pri výrobe kompozitov CFRP používajú tri rôzne technológie:

  • Pre-preg – priemyselne štandardizovaný kompozitný plátový materiál, vyrobený z uhlíkových vláken vopred impregnovaných epoxidovou živicou
  • Resin Transfer Moulding (RTM) – ukladanie suchých plátových výstuží a vstrekovanie epoxidovej živice do formy
  • Carbon fibre – Sheet Moulding Compound (C-SMC) – lisovanie zmesi s uhlíkovými vláknami do formy

  • Pri každom z týchto troch procesov si konštruktéri spoločnosti Lexus dali dva hlavné ciele: vyvinúť nové výrobné procesy, ktoré zvýšia produktivitu, a zaviesť nové technológie kontroly kvality.

    Pre-preg
    Lexus LFA Technológia Pre-preg sa používa pri výrobe hlavných konštrukčných prvkov ako predná priečka karosérie, pozdĺžne nosníky, priečne nosníky a panely.

    Pre vozidlo LFA spoločnosť Lexus vyvinula vrstvený, dvojosový vopred impregnovaný materiál NCF (Non-Crimp Fabric), ktorý nahrádza klasický tkaný materiál, s cieľom dosiahnuť vyššiu pevnosť a ľahšie vytláčanie vzduchu z materiálu v tvarovacej forme.

    Vďaka výrazne ľahšiemu vytláčaniu vzduchu pri formovaní je možné používať väčšie zväzky až z 24 000 vláken, čím vznikajú hrubšie pláty s plošnou hustotou 450 g/m2 – dvakrát väčšou než pri klasicky tkanej textílii. Výsledkom je vyššia produktivita, pretože stačí používať menší počet vopred impregnovaných plátov.

    Resin Transfer Moulding (RTM)
    Postup RTM sa využíva najmä pri výrobe sekundárnych častí hlavného rámu, ako sú deformačné boxy, bočné výstuže strechy a podlaha vozidla.

    Hoci je metóda RTM časovo menej náročná než metóda Pre-peg, jej nevýhodou je dlho trvajúca injektáž živice pri výrobe veľkých, celistvých komponentov, čo často vedie k nutnosti vyrábať ich po menších samostatných častiach.

    Lexus LFA Preto spoločnosť Lexus vyvinula novú metódu vstrekovania a lisovania, ktorá nielenže skracuje čas potrebný na injektovanie živice približne o 80 %, ale tiež umožňuje vyrábať veľké komponenty v jednom kuse. Výsledkom je aj výrazne menší počet následných operácií a procesov lepenia, čo značne zvyšuje produktivitu.

    Dnes sa klasické tkacie stroje používajú už len na výrobu jednoduchých tvarov z CFRP. Nové tkacie technológie vyvinuté spoločnosťou Lexus teraz umožňujú používať automatizované procesy pri výrobe zložitých 3D profilov s premenlivou hrúbkou, rôznymi prierezmi a zaoblenými tvarmi.

    Napríklad pri výrobe strešného rámu vozidla LFA sa vlákna tkajú okolo stredového jadra v dvoch vrstvách naraz. Požadovaná hrúbka sa v tomto prípade dosiahne utkaním 12 vrstiev. Po dokončení tkania sa jadro odstráni a ostane len dutý strešný rám. Výroba predných deformačných boxov si vyžaduje iný postup, pri ktorom špeciálny stroj ukladaním vláken vytvorí textilnú rohož, ktorú následne 3D šijací stroj pretká ďalšími vláknami. Výsledný tvar sa získa orezávaním a ohýbaním tkaniny.

    Nová 3D tkacia technológia umožňuje nielen zmenšiť objem použitého materiálu až o 50 % pri vyššej pevnosti komponentu, ale vďaka automatizácii umožní zvýšiť produktivitu pri sériovej výrobe automobilov v budúcnosti.
    Produktivita bola ďalej zvýšená vďaka novému, dvojfázovému výrobnému procesu, pri ktorom sa plát materiálu najprv hodinu lisuje pod tlakom 1000 ton a potom sa štyri hodiny vytvrdzuje pri teplote 185 0C. Vybratie plátu z formy v 1000-tonovom lise pred vytvrdzovaním znamená eliminovanie potenciálneho úzkeho hrdla sériovej výroby a bolo hlavným predmetom intenzívneho vývoja zameraného na výrobu v budúcnosti.

    Lexus LFA Carbon fibre – Sheet Moulding Compound (C-SMC)
    Metóda C-SMC sa používa pri výrobe dielov hornej časti karosérie a rámov s komplikovaným tvarom. Na rozdiel od metód Pre-preg a RTM, pri ktorých sa používajú súvislé pramene utkané z uhlíkových vláken, sa pri metóde C-SMC využívajú rovnomerne rozptýlené, náhodne orientované vlákna. Keďže nie je potrebné žiadne predformovanie dielov, produktivita je veľmi vysoká, pričom výrobný cyklus a množstvo práce sú oproti metóde Pre-preg redukované minimálne o 95 %.

    Technológia kontroly kvality lepených spojov
    Na montážnej linke sa vykonáva postupnosť piatich digitálne overených procesov. Pri prvých piatich krokoch – montáž podskupín, podvozka, malých hliníkových dielov a hlavných častí karosérie – sa používa spájanie lepením. Pri finálnej montáži hliníkových dielov sa používajú mechanické spoje. Spoločnosť Lexus tu vôbec prvýkrát použila lepené spoje na hlavných častiach karosérie, čo si vyžiadalo zavedenie nových technológií kontroly kvality.

    Spájanie lepením pozostáva z piatich procesov – predošetrenia, nanesenia lepidla, spojenia lepených dielov, vytvrdenia a kontroly spoja – a pre každý z týchto procesov spoločnosť Lexus zaviedla metódu kontroly kvality.

    Predošetrenie materiálu CFRP predstavuje obrúsenie povrchu pomocou prúdu vody s čiastočkami oxidu hlinitého, ktorým sa odstráni vrstva uľahčujúca vyberanie z formy a zaručí optimálna drsnosť povrchu na lepenie. Kontrola kvality zahŕňa meranie hĺbky zbrúsenia a drsnosť povrchu pomocou profilometra a 100 %-nú vizuálnu kontrolu zmáčavosti všetkých častí.

    Lexus LFA Presnosť automatizovaného nanášania lepidla je zaručená optimálnou geometriou, polohou, uhlom a rýchlosťou pohybu dýzy. Po nanesení lepidla sa vykoná 100 %-ná kontrola jeho hrúbky pomocou lasera.

    Pri spájaní dielov a tvrdnutí lepidla je rozhodujúca vzdialenosť medzi lepenými povrchmi. Na začiatku každého montážneho procesu sa všetky komponenty bez lepidla zostavia do celku pomocou upínacieho prípravku, aby bolo možné skontrolovať medzery. Proces tvrdnutia sa kontroluje testom pevnosti skúšobného spoja v strihu, pričom skúšobné spoje sa spracúvajú spolu s dielmi karosérie, aby boli zaistené rovnaké podmienky pri tvrdnutí.

    Kvalita lepených spojov sa potom kontroluje pomocou impulznej termografie. Povrch telesa sa najprv zahreje svetelným impulzom, a potom sa pomocou infračervenej kamery zaznamená jeho tepelný obraz. Lepidlo sa na obrazovke zobrazí výraznou žltou farbou a každá chyba je jasne viditeľná. V tejto fáze sa tiež používajú ultrazvukové metódy kontroly kvality.

    Finálna kontrola lepených spojov predstavuje 100 %-nú skúšku tuhosti karosérie. Pravá aj ľavá strana karosérie sa súčasne zaťaží závažiami s hmotnosťou 100 kg a pomocou mikrometrov sa overí, či ich posun neprekračuje dovolenú toleranciu. Karoséria sa až potom môže prepraviť na finálnu montážnu linku.

    Lakovanie a montáž
    Lexus LFA Finálna montáž vozidla LFA, pozostávajúceho približne z 15 000 dielov (priemerný Lexus ich má 12 000), sa vykonáva ručne v špecializovanej výrobnej hale.

    Všetky diely karosérie sú počas lakovania umiestnené na špeciálne navrhnutých vozíkoch, typických pre maloobjemovú výrobu, aby sa zaistila konzistentnosť farby. Tento proces prebieha z väčšej časti automaticky, avšak diely zložitejších tvarov sa lakujú ručne. Keďže pri lakovaní dielov z materiálu CFRP nie je možné používať vysokoteplotné vytvrdzovanie, bolo nutné zmeniť chemické zloženie laku tak, aby mohlo tvrdnutie prebiehať pri nižšej teplote pri zachovaní rovnakej kvality laku, akou sú známe všetky vozidlá Lexus.

    Počas montáže sú všetky komponenty uložené v nádobách usporiadaných vľavo od výrobnej linky a dopĺňané tímom pracovníkov logistiky dielov. Každý pracovník montážnej linky zodpovedá za preberanie a montáž určitých dielov podľa zoznamu, ktorý dostane ku konkrétnemu vozidlu.

    Každý pracovník pri montáži vykoná denne vyše 100 individuálnych procesov podľa kontrolného zoznamu, aby boli zaručené štandardy kvality aj napriek vysokému počtu rôznych úloh. Tento kontrolný zoznam si pracovník vytvára a zdokonaľuje v súlade s princípmi Takumi. Každý montážny proces je navyše kontrolovaný podľa časového plánu, aby bolo možné dodržať denný montážny harmonogram.

    Zostavy motora a prevodovky sú pripravené na vedľajšej linke. Vo vhodnom okamihu sa zospodu vmontujú do karosérie vozidla.

    Lexus LFA Po finálnej fáze, nastavení geometrie kolies a základnej kontrole sa vozidlo presunie do sekcie kontroly kvality, kde prebehnú rozsiahle testy a hodnotenia. Súčasťou výstupnej kontroly každého vozidla je 200-kilometrová skúšobná jazda. Tá prebieha na okruhu Motomachi v areáli továrne.

    Počas celého procesu výroby každého vozidla sa vedie rozsiahla dokumentácia. Len dokumentácia procesu montáže zahŕňa vyše 300 strán. A pri výrobe dielov z CFRP je to 10-krát viac. Na zadokumentovanie celého procesu výroby každého jedného vozidla je potrebných vyše 3500 strán. Tento záznam ostáva v spoločnosti Lexus a v budúcnosti môže poslúžiť ako referenčný bod v prípade akejkoľvek otázky súvisiacej s konkrétnym vozidlom.

    Zdroj: LEXUS CZECH & SLOVAK REPUBLIC



    Tento článok nájdete na AGENTÚRA AUTO DATA, spol. s r.o.
    http://www.aad.sk

    Adresa tohoto článku je:
    http://www.aad.sk/sections.php?op=viewarticle&artid=789