سپر خودرو یکی از مهم ترین تجهیزات ایمنی خودرو است که در هنگام تصادف وظیفه ی جذب و تخفیف ضربات وارده به جلو و پشت خودرو را بر عهده دارد. علاوه بر این، سپر به عنوان یکی از المان های اساسی در طراحی تزئینات بدنه خودرو مطرح است و از این رو کیفیت ظاهری آن از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این مقاله، جزئیات فرآیند تولید سپر خودرو را بررسی نموده و از طراحی اولیه و مهندسی تا مراحل تولید انبوه را مرور خواهیم کرد.
سپر خودرو از چه جنسی ساخته می شود؟
امروزه جنس سپر خودرو یکی از مواد PP، ABS، HDPE و یا آلیاژ پلیمری PC/ ABS است، اما برای تولید سپر از این مواد اولیه راهی به درازای یک قرن پیموده شده است .با نگاهی گذرا به روند تاریخی تولید سپر خودرو و سیر تکامل آن در خواهیم یافت که سپر خودرو در گذر زمان دستخوش تغییرات قابل توجهی از نظر طراحی، مواد اولیه و فرآیند تولید شده است.
در سال‌های ابتدایی صنعت خودروسازی یعنی از ابتدای قرن بیستم تا دهه 40 میلادی، اتوموبیل ها از سپرهای فلزی با حداقل حفاظت در برابر تصادف برخوردار بودند. سپرهای اولیه از میله یا تیرهای فلزی ساده ای تشکیل می شدند که به جلو و عقب وسایل نقلیه متصل می شدند و از قابلیت ناچیزی در جذب ضربه و کاهش آسیب برخوردار بودند.
با پیشرفت صنعت خودروسازی در دهه 40 تا 50 میلادی، به تدریج ضربه گیرهای لاستیکی به سپرها افزوده شدند که محافظت بهتری را ارائه داده و به شکل موثری قابلیت جذب ضربه سپر را بهبود می دادند. با عبور از میانه قرن بیستم، به مرور جنبه های زیبایی شناسی در طراحی خودروها بیشتر مورد توجه قرار گرفت و برای سپر خودرو به عنوان یک المان موثر در زیبایی ظاهری خودرو، نقش تازه ای تعریف شد. سپرهای فلزی خودرو با روکش کروم پوشش دهی شدند که ظاهری براق به آنها می بخشید، همچنین فرم های هندسی پیچیده تری در طراحی سپرها استفاده می شد که با طراحی بدنه خودرو متناسب بود.
تولید سپرهای روکش کروم شامل چندین مرحله بود. در ابتدا ورق فولادی برش خورده و با استفاده از دستگاه پرس به شکل های مورد نظر فرم دهی می شد، سپس با استفاده از روش‌های آبکاری الکتریکی، با کروم پوشش دهی شده و سطحی مقاوم به سایش و از نظر بصری زیبا را به دست می آورد. در انتها برای دستیابی به سطحی براق و آیینه ای، پوشش کروم سپر تحت پرداختکاری و پولیش قرار می گرفت.
در دهه 1980، صنعت خودروسازی به آهستگی گذار از سپرهای فلزی به سپرهای ساخته شده از مواد ترموپلاستیک را آغاز کرد، اگرچه پیش از آن کمپانی جنرال موتورز، نخستین تجربه موفق استفاده از سپر پلاستیکی را برای خودروی پونتیاک GTO مدل 1968 به نام خود ثبت کرده بود. با این وجود به علت مشکلات فناوری ساخت و مواد اولیه، بسیاری از اتوموبیل های تولید شده تا دهه نود میلادی همچنان دارای سپر فلزی بودند.
 |
 |
| تفاوت سپر پونتیاک GTO مدل 1967 با مدل 1968 (چپ) که با سپر پلاستیکی عرضه شد. | |
از همان ابتدا مشخص بود که سپرهای پلاستیکی می توانند مزایایی مهمی مانند ساختار سبک تر، مقاومت به ضربه بالاتر و سهولت در ساخت را ارائه دهند، اما مهم ترین مساله پیش رو، داشتن دستگاهی مقرون به صرفه و کارامد برای تولید سپر پلاستیکی بود. در دهه 1990، توسعه فناوری تزریق پلاستیک باعث وقوع یک انقلاب در تولید سپر خودرو شد. فناوری تزریق پلاستیک امکان کنترل دقیق فرم هندسی، اندازه و ضخامت سپر خودرو را فراهم می کند. این فناوری بر پایه تزریق پلاستیک مذاب تحت فشار بالا به درون قالب فولادی که از پیش طراحی و ساخته شده، استوار است.
امروزه در اتوموبیل های مدرن، از ترموپلاستیک ها یا مواد کامپوزیتی به عنوان ماده اولیه برای تولید سپر استفاده می شود. به دلیل خاصیت انعطاف پذیری و مقاومت به ضربه مواد پلاستیکی، همچنین سهولت تولید انبوه پلاستیک و امکان ایجاد اشکال پیچیده، استفاده از پلاستیک در ساخت سپر نه تنها باعث ارتقاء ایمنی خودرو و کاهش جراحات عابرین پیاده در تصادفات رانندگی می شود بلکه امکان ایجاد هارمونی میان شکل هندسی بدنه خودرو و سپر و همچنین ارتقاء آیرودینامیک خودرو را میسر می سازد که کاهش مصرف سوخت مهم ترین اثر آن است.
سپر پلاستیکی خودرو چه مزایایی دارد؟
به طور کلی سپرهای پلاستیکی نسبت به سپرهای فلزی دارای مزایای زیر هستند:
- وزن کمتر
- چقرمگی بیشتر
- هزینه تولید پایین تر
- انعطاف پذیری در طراحی
- کاهش قابل توجه مصرف سوخت
- ظاهر زیباتر و حفظ هارمونی با بدنه خودرو
- کاهش جراحات وارده به عابر پیاده در صورت وقوع تصادف
 |
 |
| تفاوت طراحی سپر تویوتا لندکروزر تولید شده در دهه 90 میلادی با مدل 2020 | |
مواد اولیه تولید سپر خودرو چیست؟
سپر پلاستیکی خودرو از پلیمرهای ترموپلاستیک ساخته می شود و برای تولید آنها می توان از فرآیندهای تزریق پلاستیک، قالبگیری بادی (بلو مولدینگ) و قالبگیری چرخشی (روتو مولدینگ) استفاده کرد. جنس این سپرها معمولاً موادی مانند PP، ABS، HDPE و یا آلیاژ پلیمری PC/ ABS است. استفاده از افزودنی های مختلف مانند پودر تالک و یا الیاف در ساخت سپر بسیار رایج است. سپرهایی که به روش قالبگیری بادی تولید می شوند بیشتر از جنس ABS هستند و طرح هندسی ساده تری دارند. در تولید سپر به روش روتومولدینگ می توان از HDPE(پلی اتیلن سنگین) استفاده کرد که ماده اولیه ارزان تری محسوب می شود اما از آن جا که این روش نرخ تولید پایینی دارد، برای تولید انبوه سپر خودرو اقتصادی نیست. PP و ABS هر دو در تولید سپرهای تزریقی کاربرد دارند و این سپرها می توانند طراحی هندسی پیچیده تری داشته باشند. استفاده از افزودنی های پر کننده در سپرهای تزریقی رایج بوده و این کار باعث کاهش هزینه مواد اولیه و بهبود خواص مکانیکی محصول می شود.
سپر خودرو چگونه ساخته می شود؟
فرایندهای تزریق پلاستیک، بلو مولدینگ و روتو مولدینگ سه روش رایج برای تولید سپر پلاستیکی خودرو به شمار می روند. در این میان فرایند تزریق پلاستیک، نرخ تولید بالاتر و هزینه تولید پایین تری دارد که باعث کاهش قیمت تمام شده محصول می شود، به همین دلیل فرایند تزریق پلاستیک متداول ترین روش تولید انبوه سپر خودرو محسوب می شود.
از میان انواع دستگاه های تزریق پلاستیک، دستگاه های تزریق دو صفحه ای مناسب ترین گزینه برای تزریق سپر اتوموبیل به شمار می روند. طراحی منحصر به فرد واحد گیره در دستگاه های تزریق پلاستیک دو صفحه ای، فضای بیشتری را برای قرارگیری قالب های بزرگ فراهم کرده و این دستگاه ها در مقایسه با دستگاه های تزریق پلاستیک سه صفحه ای یا تاگِل، فضای کمتری را اشغال می کنند. همچنین طراحی پیشرفته تر این دستگاه ها افزایش کیفیت محصول را در پی دارد که در حوزه تولید قطعات خودرو از اهمیت حیاتی برخوردار است.
فرم هندسی سپر به صورتی است که در هنگام تزریق، کشش نامتوازنی را به تایبارهای دستگاه تزریق پلاستیک تحمیل می کند که این مساله می تواند باعث بریدگی تایبار در دستگاه های سه صفحه ای شود. بعضی از دستگاه های تزریق سپر، به فناوری کنترل و تنظیم نیروی کشش تایبار مجهزند که توزیع یکنواخت تنش بر روی تایبارها را امکان پذیر می سازد. این ویژگی در تولید قطعاتی مانند سپر خودرو یک مزیت اساسی است که افزایش طول عمر دستگاه و کیفیت قطعه را در پی خواهد داشت.
مراحل تولید سپر خودرو عبارتند از:
1- طراحی: اولین گام برای تولید سپر، طراحی سپر با استفاده از نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) است. در این مرحله یک مدل سه بعدی دقیق از سپر ایجاد می شود که فرم هندسی، ابعاد و سایر ویژگی های آن را مشخص می کند.
2- انتخاب جنس: گام بعدی برای تولید سپر انتخاب نوع ماده اولیه پلاستیکی است که بر اساس معیارهایی مانند میزان دوام، مقاومت در برابر ضربه و قیمت محصول انجام می شود.
3- ساخت قالب: پس از نهایی شدن طراحی و مدلسازی سپر، بر اساس مدل CAD تهیه شده قالب تزریق پلاستیک سپر ساخته می شود. قالب سپر مانند هر قالب تزریق پلاستیکی از دو بخش اصلی حفره یا کویته و مغزی یا سنبه تشکیل می شود. این دو بخش باید دقیقاً در کنار هم قرار گیرند تا شکل معکوسی از سپر تشکیل شود.
تهیه و آماده سازی مواد اولیه: مواد پلاستیکی انتخاب شده معمولاً به شکل گرانول عرضه می شود. این گرانول ها پیش از ورود به قیف دستگاه تزریق پلاستیک باید با مواد افزودنی آمیخته شده و رطوبت زدایی شوند.
تزریق سپر: دستگاه تزریق پلاستیک گرانول های پلاستیکی را با استفاده از حرارت و چرخش ماردون ذوب کرده و پلاستیک مذاب را تحت فشار بسیار بالا به درون قالب تزریق می کند. دمای پلاستیک مذاب پس از ورود به درون قالب به سرعت افت می کند تا آنکه کاملاً منجمد شده و فرم سپر را به دست آورد.
پیرایش و عملیات ثانویه: پس از خارج شدن سپر از قالب تزریق، ممکن است راهگاه، پلیسه یا زوائد اضافی در امتداد لبه های وجود داشته باشد که برای دستیابی به محصولی با ظاهر و کیفیت مطلوب باید زدوده شوند.
رنگ آمیزی و مونتاژ: بسته طراحی سپر، ممکن است قبل از آماده شدن برای نصب بر روی خودروی مورد نظر، تحت فرآیندهای اضافی مانند رنگ آمیزی یا مونتاژ با اجزای دیگر قرار گیرند. اغلب خودروهای مدرن از سپرهای رنگ آمیزی شده و دارای ضربه گیرهای فومی یا لاستیکی استفاده می کنند که در این مرحله به سپر افزوده می شوند.
کنترل کیفیت: سپرهای تمام شده تحت بازرسی کامل قرار می گیرند تا اطمینان حاصل شود که عملکرد و الزامات مورد نظر را برآورده می کنند. این مرحله ممکن است شامل بررسی ابعادی، ظاهری و انجام آزمایش هایی برای سنجش استحکام و دوام سپر باشد.
توجه به این نکته مهم است که جزئیات خاص فرآیند تولید سپر ممکن است بسته به نوع خودرو، نوع جنس سپر و سایر عوامل متفاوت باشد. با این وجود، فرایند کلی تولید سپر با استفاده از فناوری تزریق پلاستیک یکسان است.
برای تولید سپر خودرو چه تجهیزاتی مورد نیاز است؟
تجهیزات مورد نیاز برای راه اندازی خط تولید سپر خودرو عبارتند از:
- دستگاه تزریق پلاستیک: این دستگاه قلب فرآیند تولید سپر خودرو است. دستگاه تزریق پلاستیک مناسب برای تولید سپر از نوع دو صفحه ای است که کیفیت تولید محصول را به طرز محسوسی ارتقاء می دهد.
برای مشاهده لیست دستگاه های تزریق پلاستیک نکو بهینه ماشین به لیست دستگاه تزریق پلاستیک مراجعه کنید.
- قالب سپر: قالب یکی از تجهیزات حیاتی برای تولید سپر خودرو است. قالب تزریق سپر از جنس فولاد ساخته می شود ساخت آن نیاز به تجربه و دانش تخصص بالایی دارد.
- سیستم خنک کننده: منجمد شدن پلاستیک مذاب درون قالب از طریق گردش آب سرد در قالب انجام می شود. فرایند خنک سازی کارآمد برای دستیابی به کیفیت مطلوب سپر خودرو ضروری است. از آنجا که تولید سپر نیازمند کنترل دقیق فرایند خنک سازی است، بایستی حتماً از چیلرهای صنعتی برای تامین آب سرد مورد نیاز قالب استفاده شود.
- خشک کن یا رطوبت گیر: مواد اولیه تولید سپر پلاستیکی معمولاً قابلیت بالایی در جذب رطوبت ندارند، با این حال برای دستیابی به کیفیت مطلوب محصول تولیدی، توصیه می شود گرانول ها پیش از هدایت به قیف، در دستگاه خشک کن پلاستیک قرار گرفته و رطوبت آنها زدوده شود.
- میکسر مواد: به منظور مخلوط کردن گرانول مواد اولیه با مستربچ و سایر افزودنی ها، دستگاه میکسر یا مخلوط کن مورد نیاز است.
- تجهیزات جابجایی مواد: تجهیزاتی مانند موادکش اتوماتیک یا لودر انتقال مواد اولیه به قیف دستگاه تزریق را به صورتی خودکار کارآمد به انجام می رسانند.
- ربات قطعه بردار: به منظور گسترش اتوماسیون در فرایند تولید سپر، می توان از ربات های قطعه بردار استفاده کرد که نیاز به نیروی انسانی را به طرز قابل توجهی کاهش داده و بهره وری تولید را افزایش می دهند.
- ابزارهای پلیسه گیری و عملیات تکمیلی: پس از خارج شدن سپر از قالب، فرآیندهای پیرایشی و عملیات تکمیل انجام می شود. برای حذف زوائد پلاستیکی، صاف کردن لبه ها و رسیدن به ظاهر و کیفیت می توان از ابزارهایی مانند چاقوهای تریم، پلیسه گیر، سنباده و تجهیزات پولیش استفاده کرد.
- تجهیزات رنگ آمیزی: بسته به نوع طراحی، سپر خودرو ممکن است تحت رنگ آمیزی قرار گیرد. برای انجام عملیات رنگ کاری سپر به خط رنگ الکترواستاتیک یا رنگ کوره ای نیاز است که خود دارای اتاق رنگ، تفنگ اسپری رنگ، کوره های پخت و سایر تجهیزات هستند.
- ابزارهای کنترل کیفیت: ابزارها و تجهیزات مختلف کنترل کیفیت برای اطمینان از اینکه سپرهای تولید شده مطابق با استانداردهای لازم هستند، به کار گرفته می شوند. این تجهیزات می توانند شامل انواع ابزارهای اندازه گیری، انواع گیج ها، دوربین های بازرسی و تجهیزات آزمایشگاهی برای ارزیابی استحکام، دوام و سایر ویژگی های عملکردی باشند.
علاوه بر موارد یاد شده، خط تولید سپر خودرو ممکن است به تجهیزات دیگری مانند سیستم‌های ذخیره‌سازی مواد اولیه، تجهیزات کمکی برای دستگاه تزریق پلاستیک مانند جرثقیل سقفی و کنترلر هات رانر، همچنین کانوایر یا نوار نقاله برای جابجایی و حمل سپرهای تولید شده در خط تولید نیاز داشته باشد.
تولید سپر خودرو یکی از ایده های اقتصادی جذاب و پول ساز در صنعت پلاستیک و تولید قطعات خودرو به شمار می رود. این محصول بازار فروش گسترده ای دارد که شامل شرکت های خودروسازی و بازار لوازم یدکی خودرو می شود. تولید سپر خودرو و راه اندازی خط تولید آن نیازمند سرمایه گذاری قابل توجهی است که از ورود تولیدکنندگان متفرقه و خرده پا به این حوزه جلوگیری می کند. همچنین روز به روز خودروهای جدید با طرح سپر منحصر به فرد تولید می شوند که منجر به خلق بازارهای جدیدی برای تولیدکنندگان سپر و قطعه سازان خودرو می شود. بنابراین می توان امیدوار بود که بازار سپر خودرو به آسانی قابل اشباع نبوده و تولیدکنندگان سپر مجبور به عرضه محصول با قیمت رقابتی نخواهند شد.
بدون دیدگاه