ツールなしでクラスA部品用のプラスチックと複合材料を組み合わせる

クラスA仕上げの複合部品を製造することは、聖杯ではありません。これを日常的に行う企業はたくさんあります。ただし、なしで樹脂注入を使用してこれを行う 高価な工具またはゲルコートおよび 1時間に1部の割合で？まあ、それはユニークなことです。

プラスチックから複合材料まで

Plastics Unlimitedは、25年前にTerryとNancy Kiefferによって開始されたと、同社の営業およびマーケティングディレクターである息子のDakotaKieffer氏は説明します。 「彼らはアイオワ州の農民であり、新しく成長している産業を探し始めました」と彼は説明します。「彼らはプラスチックが溶接や木工よりも優れていると考え、隣人と競争したくありませんでした。彼らは射出成形、回転成形、プラスチックのリサイクルを検討しましたが、熱成形に出くわし、それを本当に理解しました。」 （熱成形では、熱と真空/圧力を使用して、熱可塑性シートを成形部品に成形します。）

その後、キーファーの両親は、ガラス繊維強化プラスチック（FRP）部品を製造している会社と接触しました。 「彼らは、FRPがいかに強力であるかを理解しましたが、1パーツあたり約4時間という、長い複数のステップのプロセスが必要でした。したがって、1日あたり2パーツしか生産されませんでした」と彼は続けます。 「私たちのプラスチックの生産と比較して、彼らはそれが遅すぎると感じました。私たちは2〜6分ごとに部品を交換していました—おそらく一度に5〜6個の部品を生産することさえありました—つまり、1日あたり数千の部品です。」ギャップを埋めるために、キーファーの父親は熱成形されたプラスチックシェルをツールとして使用するというアイデアを思いつきました。 。

その結果、PlasticsUnlimitedがTool-lessEngineered Composite（TEC）と呼ぶ、工具不要の複合部品製造プロセスが実現します。 「それはゲルコートを取り除きますそして ツールのリリース手順」とKieffer氏は言います。 「また、サーモフォームを作成するときに、クラスAサーフェスを検査して、それが完璧であることを確認できます。」つまり、クラスAサーフェスは複合ラミネートの下に隠されていません。 「必要なのは単一の熱成形ツールだけでしたが、このプロセスはプラスチック部品のお客様にとっても理にかなっています。」

特許取得済みの複合プロセス

Kiefferは、複合材料が2つの材料を組み合わせて、どちらかの構成要素のみよりも優れた材料を作成していると述べています。 「私たちは2つの異なるタイプの材料と2つの異なるプロセスを組み合わせて、より良い製品を作り上げています。」特に、プラスチック、樹脂、ガラス繊維で構成された製品は、独自の利点を組み合わせて提供します。 「プラスチックは、ゲルコートよりも衝撃がはるかに優れています」と彼は説明します。 「カモフラージュパターンなど、プラスチックに任意のテクスチャやデザインを印刷することもできます。プラスチックはまた、後からバフをかけずに画像の奥行きを深くするため、二次仕上げ作業が不要になります。」

一方、オープンモールディングプロセスでチョップドファイバーをスプレーする場合と比較して、この特許取得済みのテクノロジーにより、ファイバー含有量が高く、品質が高く、揮発性有機化合物（VOC）がない/低くなります。彼は、刻んだ繊維を浴槽やスパのプラスチックにスプレーすることは特許を取得していないと指摘しています。 「私たちは常に真空注入を使用して製品のFRP部品を製造しています」とキーファー氏は言います。「当社の部品は滑らかな仕上がりであるため、コールプレートを備えた軽量のRTMです。私たちは常にそれを次のレベルに引き上げています。お客様が問題を抱えて私たちのところにやって来て、私たちは彼らのニーズに合った解決策を見つけようとします。私たちは非常に革新的であり、新しい開発の特許を取得しています。」

サンプルパーツ

このプロセスを使用してPlasticsUnlimitedが製造する部品の1つは、Deere＆Company（Moline、Ill。U.S。）によって製造されたJohnDeereコンバイン用の穀物タンク拡張です。 「これはコンバインの最上部であり、穀物が置かれているオープンな部分です」とキーファーは説明します。 「元のスチールタンクと比較して、私たちのタンクはより耐久性があります。内側は滑らかに仕上げ、外側はジョンディアグリーン、コーナーにはブラックインサートを使用しています。これは利用可能な最大の穀物タンクエクステンションであり、平らに折りたたむことができます。競合他社と比較してより設計された製品であり、剛性を高めるためにフォームとリブが追加されています。」いくつかの鉄筋も必要ですが、実際には成形されています、とKiefferは言います。「二次結合されていません。」

この材料とプロセスの組み合わせにより、完成品に多くの靭性が与えられます。 「これらの部品にコンクリートブロックを落とすビデオがあります」とKieffer氏は言います。鋼製固定具を成形することにより、引き抜き強度は業界標準のメタクリル酸メチル接着剤を使用した二次接着で達成される強度の4〜5倍になると彼は言います。

Plastics Unlimitedは、これらの部品を1か月あたり最大2,500個作成でき、一部のパネルのサイズは5フィート×7フィートです。 「私たちの方法を使用しない場合、これには高価な工具が必要になります」とKieffer氏は述べ、TECは最大8フィート×11フィートの非常に大きな部品に使用できると述べています。 「私たちの部品は、鋼よりも多くの形状と形状を持つことができます。これは、スタイリングによって差別化できるため、お客様にとって重要です。私たちの耐紫外線性は、ほとんどのゲルコートよりも優れています。」

プラスチックスアンリミテッドは、ハーレーダビッドソンやゲールの伸縮式リフトなど、さまざまな企業に部品を供給しています。 「革のような見た目と感触のソフトタッチパーツも扱っています」とKieffer氏は言います。同社はまた、ナビスター用のトラック部品とウィネバゴ用のRV車部品も製造しています。 「私たちは、年間10万個の部品から数百個までの大量生産を好みます。」

キーファー氏は、長繊維射出成形（LFI）と樹脂射出成形（RIM）は競争力のあるプロセスであることを認めています。「しかし、部品は私たちが行っているほど構造的ではありません。たとえば、コンバインタンクは400ブッシェルを保持し、10トンの力を発揮します。あまり強化されていないRIMパーツは、このタイプの負荷要件を満たすことができず、RIMツールは非常に高価です。」

継続的な開発

「私たちはお客様と多くの研究開発を行っています」とKieffer氏は言います。 「私たちはさまざまな樹脂、フォーム、ラミネート、補強材と仕上げの層を調査し、それらにプロトタイプを見せて、非常に迅速にテストを行えるようにします。コストを削減してパフォーマンスを向上させる方法を検討し、さらに、極端な高温および低温や衝撃などのさまざまな稼働中の要件を満たす方法を検討して、部品の製造性を高めるよう努めます。」

Plastics Unlimitedには、100,000平方フィートの生産スペースと、3人のエンジニアのチームを含む75人の従業員がいます。その5軸ThermwoodCNCマシンは、社内の工具生産とラピッドプロトタイピングを可能にします。後者は、開発スケジュールを短縮しようとする顧客にとって重要です。

「私たちはまた、大量輸送および航空宇宙企業とも協力しています」と彼は続けます。 「現在、多くの地下鉄の内部はFRPであり、その背後にゲルコートとアルミニウム構造があります。軽量でありながら、表面仕上げも必要です。医療、電気、建設など、幅広いアプリケーションを検討しています。」

同社はまた、熱成形炭素繊維強化プラスチック（CFRP）も検討しています。 「私たちはTepexとPolystrandの材料を形成し、医療の顧客とさまざまな開発に取り組んでいます」とKieffer氏は言います。 「Kydexのようなハイエンドのプラスチック素材を使用して、航空宇宙用のCF /エポキシで裏打ちすることも、ポリウレタン、ポリカーボネート、ABSのような素材を使用することもできます。これらの素材は、優れた外装仕上げを提供し、費用対効果に優れています。これらの後者のプラスチックの背後には、ガラス繊維強化ポリエステル、ビニルエステル、またはエポキシラミネートを使用できます。」

プラスチックスアンリミテッドは、プラスチック、金属、複合材料の交差点で動作します、とキーファーは言います。 「当社の部品は通常、鋼よりも30〜40パーセント軽量です。しかし、複合材料とは何か、そしてそれらが何ができるかについて、市場にはまだかなりの教育が必要であることがわかりました。」それでも、同社は将来の成長に多くの可能性を見出しています。 「すべての材料が一緒に機能するわけではなく、特にすべての樹脂がすべてのプラスチックで機能するわけではありません」と彼は述べています。 「私たちは何年にもわたって非常に多くのテストと開発を行ってきたので、景観と可能性を非常によく理解しています。私たちは独自の専門知識を持ち、独自の可能な解決策を提供します。」