خط تولید چراغ خودرو

تولید چراغ جلو و عقب خودرو همانند تولید بسیاری دیگر از قطعات اصلی و یدکی خودرو، با مهندسی دقیق و نوآوری در طراحی آمیخته است. چراغ خودرو نه تنها ایمنی خودرو در هنگام رانندگی در شب را تضمین می‌کند، بلکه یکی از عناصر اصلی زیبایی بصری خودرو نیز به شمار می‌رود. در این مقاله سفری جذاب به تاریخچه، مواد اولیه و فرآیند تولید چراغ‌ جلو و عقب خودرو خواهیم داشت. همچنین با تجهیزات مورد نیاز و جدیدترین فناوری‌های این صنعت پیچیده آشنا خواهیم شد.

تاریخچه چراغ خودرو

چراغ‌ عقب و جلو از زمان پیدایش خودرو، مسیر طولانی را پیموده و بارها متحول شده‌اند. در اواخر قرن نوزدهم، همزمان با تولد نخستین خودروهای دارای موتور درون‌سوز، نیاز به منبعی برای تامین روشنایی مسیر حرکت خودرو آشکار شد. وسایل نقلیه اولیه مجهز به فانوس‌های نفتی ساده‌ای بودند که نوری کم سو از خود ساطع می کردند. این لامپ ها پیش از حرکت خودرو، به صورت دستی روشن می شدند و برای روشن ماندن نیاز به توجه مداوم داشتند.

در ابتدای قرن بیستم، اختراع لامپ کاربیدی تغییر قابل توجهی را در سیستم روشنایی خودروها رقم زد. این لامپ ها که منبع نور قابل اطمینان تر و درخشان تری را ارائه می کردند، از محفظه ای فلزی تشکیل شده بودند که با آب و کلسیم کاربید پر می شد و واکنش آن دو تولید گاز استیلن را در پی داشت. گاز استیلن از طریق یک لوله به نازل انتقال یافته و در آنجا مشتعل می شد. یک آیینه مقعر که در پشت نازل قرار گرفته بود، نور شعله را متمرکز و منعکس می کرد. مکانیزم تولید نور در لامپ های کاربیدی نیز مانند لامپ های نفتی، بر پایه سوختن یک ماده اشتعال زا استوار بود که باید به صورت دستی و پیش از حرکت خودرو روشن می شد.

سرانجام در دهه 1920، با ورود لامپ های الکتریکی، چراغ خودرو با تحولی اساسی روبرو شد. استفاده از روشنایی الکتریکی باعث دید بهتر و افزایش ایمنی رانندگی در شب می شد، در عین حال نیازی به توقف خودرو برای روشن کردن چراغ ها و یا تهویه هوا به داخل چراغ وجود نداشت. این دو ویژگی اجازه می داد که چراغ های خودرو برای جلوگیری از تأثیر گرد و غبار و رطوبت بر عملکرد لامپ، در پوسته ای آب بندی شده قرار گیرند و قابلیت اطمینان آنها به میزان قابل توجهی می یافت.

در دهه 1940، نور بالا و نور پایین معرفی شدند. این نوآوری به رانندگان این امکان را داد که شدت نور چراغ‌های جلوی خود را با توجه به شرایط جاده و ترافیک آن تنظیم کنند. کنترل تابش خیره کننده چراغ خودرو، ایمنی لازم برای سایر رانندگان را نیز فراهم کرد.

نیمه دوم قرن بیستم شاهد پیشرفت های چشمگیری در فناوری چراغ خودرو بود. لامپ های هالوژن که در دهه 1960 معرفی شدند، منبع نوری روشن تر و کارآمدتری را ارائه کردند. لامپ های HID یا زنون که در دهه 1990 معرفی شدند، با نور سفید و شدید خود، دید بهتری را برای رانندگی در شب فراهم ساختند.

با آغاز قرن بیست و یکم، گسترش فناوری لامپ های LED انقلاب دیگری را در سیستم روشنایی خودروها به وجود آورد. لامپ های ال ای دی مزایای متعددی از جمله بهره وری انرژی بالاتر، طول عمر بیشتر و قابلیت ایجاد طرح های پیچیده را ارائه می دهند. این نوآوری امروز با خلق ویژگی‌های روشنایی پویا مانند چراغ‌های جلوی تطبیقی (Adaptive Headlights) و چراغ‌های دی لایت (Daytime running lamp) به کمال رسیده است.

قطعات چراغ جلو و عقب خودرو

چراغ جلو و عقب خودرو، تنها مجموعه ای از قطعات مونتاژ شده با یک کاربرد مشخص نیستند، بلکه آمیزه ای از فرم هندسی، هارمونی رنگ ها و عملکرد مورد انتظار به شمار می روند که در طراحی و ساخت آن ها، اصول دانش اپتیک، مهندسی ایمنی و هنر طراحی صنعتی به طور هماهنگ به کار گرفته شده اند.

چراغ‌ خودرو سیستمی‌ پیچیده و متشکل از اجزای مختلفی مانند قاب چراغ، رفلکتور، لنز چراغ، پوسته یا طلق چراغ، لامپ، مدار الکترونیکی و قطعات اتصال دهنده برای مونتاژ است.

محصول مرتبط

دستگاه تزریق پلاستیک دو رنگ ایزومی سری C

مشاهده دستگاه

قطعات چراغ خودرو:

• لامپ (Bulb): لامپ به عنوان منبع تامین نور، یکی از اجزاء بنیادین چراغ خودرو است که با استفاده از جریان الکتریکی، نور ساطع می کند. انواع مختلفی از لامپ ها از جمله لامپ هالوژن یا گازی، لامپ LED و لامپ HID یا زنون در صنعت خودروسازی استفاده می شوند.
• رفلکتور (Reflector): بازتابنده، کاسه چراغ یا رفلکتور قطعه ای دارای سطحی آینه مانند است که به تمرکز و هدایت نور ساطع شده از لامپ کمک می کند. وظیفه رفلکتور در چراغ خودرو این است که نور را در یک الگوی خاص بازتاب دهد تا چراغ به بالاترین بازدهی دست یابد.
• شیشه یا طلق (Cover): طلق چراغ وظیفه شکل دهی و توزیع پرتوهای نوری تولید شده توسط لامپ را بر عهده دارد. همچنین از لامپ و سایر قطعات درونی چراغ در مقابل گرد و خاک، رطوبت و سایر عوامل محیطی محافظت می کند.
• لنز (Lens): لنز یا پروژکتور یکی اجزاء اختیاری چراغ خودرو است که برای کنترل شکست نور و افزایش توزیع نور از طریق همگرا کردن پرتوهای نوری استفاده می شود. چراغ هایی که از لنز مجزا استفاده می کنند پرتوهای نوری تیز تر و مشخص تری منتشر می کنند.
• قاب (Housing): قاب یا پوسته، اجزاء و قطعات چراغ را به صورت منسجم در کنار هم نگه می دارد، همچنین از قطعات داخلی چراغ در مقابل عوامل محیطی محافت می کند.
• لایت گاید (Light Guide): لایت گاید قطعه ای ساخته شده از شیشه یا پلاستیک شفاف است که نور را از منبع به دیگر نقاط هدایت می کند. این قطعه در چراغ خودروهای مدرن و لوکس به منظور افزایش زیبایی و جذابیت بصری چراغ استفاده می شود و هر روز به دامنه کاربرد آن افزوده می شود.

جنس چراغ خودرو:

چراغ عقب و جلوی خودروهای مدرن اغلب از قطعات پلاستیکی گرمانرم ساخته می شوند. دو ماده پلاستیکی پلی کربنات (PC) و اکریلیک (PMMA) که از شفافیت بالا و ویژگی های اپتیکی فوق العاده برخورداند، مهم ترین مواد اولیه مورد استفاده در تولید قطعات شفاف چراغ خودرو مانند طلق و لنز محسوب می شوند. پلی کربنات، پلاستیکی بسیار شفاف، انعطاف پذیر و مقاوم به ضربه است، در مقابل اکریلیک علاوه بر شفافیت فوق العاده، در مقابل تابش فرابنفش (UV) نیز مقاوم است، با این حال در مقایسه با پلی کربنات، ترد و شکننده است.

قاب یا پوسته چراغ معمولاً از جنس پلی پروپیلن (PP) ساخته می شود، اگرچه پلاستیک های دیگری مانند آمید (PA)، ای بی اس (ABS) و کامپاندهای BMC  نیز می توانند برای ساخت آن مورد استفاده قرار گیرند.

رفلکتور یا کاسه چراغ در خودروهای مدرن از جنس پلاستیک، به ویژه ترموپلاستیک های الیاف دار با پایه پلی استر و یا کامپاندهای BMC ساخته می شود. این مواد استحکام، سختی و پایداری ابعادی بالایی دارند و ضریب انقباض آنها در فرایند تزریق پلاستیک پایین است که یک ویژگی مطلوب به شمار می آید.

محصول مرتبط

دستگاه تزریق پلاستیک

مشاهده دستگاه

چرا چراغ خودرو از پلاستیک ساخته می شود؟

استفاده از مواد پلاستیکی برای ساخت چراغ خودرو چند دلیل مهم دارد که عبارتند از:

• الاستیسیته بالا: پلاستیک هایی مانند پلی کربنات در مقایسه با شیشه انعطاف پذیری بالایی دارند، در برابر ضربات شدید مقاومت بالایی از خود نشان داده و به راحتی شکسته نمی شوند. همچنین چنانچه چراغ های پلاستیکی شکسته شوند، احتمال آسیب دیدگی عابران پیاده به شدت کاهش می یابد.
• وزن کمتر: مواد پلاستیکی نسبت به شیشه و فلزات بسیار سبک ترند و استفاده از آن ها برای ساخت چراغ می تواند وزن خودرو را کاهش دهد.
• مقاومت شیمیایی: مواد پلاستیکی مورد استفاده در چراغ خودرو، مقاومت بالایی در برابر خوردگی و عوامل جوی از خود نشان می دهند و دوام بسیار بالایی دارند.
• سهولت تولید: تولید چراغ خودرو از جنس پلاستیک به مراتب ساده تر و ارزان تر از ساخت چراغ از جنس شیشه و فلز است.

روش تولید چراغ عقب و جلو خودرو

تزریق پلاستیک سنگ بنای تولید قطعات مختلف چراغ جلو و عقب خودرو است. فرآیند تزریق پلاستیک امکان تولید انبوه قطعات دارای طرح‌های پیچیده را با دقتی استثنایی فراهم می‌کند. در این فرآیند ماده اولیه که معمولاً نوعی رزین ترموپلاستیک است، ذوب و با فشار بسیار زیاد، به درون قالب تزریق می شود. پلاستیک مذاب درون قالب به سرعت سرد و منجمد شده و فرم هندسی قالب را به خود می گیرد، در پایان با باز شدن قالب به صورت محصول از آن خارج می شود.

به طور کلی تولید چراغ خودرو، فرآیندی پیچیده و نیازمند ماشین آلات و تجهیزات دقیق و پیشرفته است. برخی از قطعات چراغ خودرو مانند رفلکتور، به عملیات ثانویه نظیر آبکاری یا آلومینایزینگ نیاز دارند که پس از مرحله تزرق پلاستیک بر روی قطعه انجام می شوند.

محصول مرتبط

دستگاه تزریق پلاستیک دو صفحه ای ایزومی سری D1

مشاهده دستگاه

تولید طلق چراغ خودرو:

امروزه طلق چراغ عقب و جلو خودروها اغلب از جنس پلاستیک مانند PC و PMMA و به وسیله دستگاه تزریق پلاستیک ساخته می شوند. این قطعات سپس با پاشش لایه ای محافظ، پوشش داده می شوند تا در برابر خش و تابش UV مقاوم شوند. سپس طلق ها برای پخت و تثبیت لایه محافظ، در داخل کوره ای مخصوص قرار می گیرند.

طلق چراغ عقب خودروها معمولاً از یک جنس پلاستیک با چند رنگ مختلف ساخته می شوند. در روش سنتی، برای تولید طلق دو یا سه رنگ، از سه دستگاه تزریق پلاستیک و قالب مختلف استفاده می شد، به این صورت که ابتدا بخشی از طلق که به طور مثال دارای رنگ قرمز بود تولید می شد، سپس این قطعه در داخل قالبی دیگر قرار گرفته و رنگ سفید بر روی آن تزریق می شد. در پایان قطعه مجدداً در قالبی دیگر قرار می گرفت و پلاستیک دارای رنگ نارنجی بر روی آن تزریق می شد. در این روش هزینه های تولید بسیار بالا و با این وجود کیفیت محصول و نرخ تولید پایین بود.

امروزه با توسعه فرآیند تزریق چند جزئی، طلق چند رنگ چراغ عقب خودرو، تنها توسط یک دستگاه و با سرعت بسیار بالایی تولید می شود. در این روش تنها از یک دستگاه تزریق پلاستیک و یک دست قالب استفاده می شود و کیفیت محصول تولیدی فوق العاده بالا است.

تولید رفلکتور:

رفلکتور چراغ در خودروهای امروزی عموماً از مواد پلاستیک ترموست مانند کامپاندهای BMC و یا پلی استر تقویت شده با الیاف شیشه ساخته می شوند. دلیل استفاده از چنین موادی این است که پایداری ابعادی بالایی دارند و ضریب جمع شدگی یا انقباض (Shrinkage) آنها کمتر از بسیاری از ترموپلاستیک های مرسوم است. برای تولید رفلکتور نوع خاصی از دستگاه تزریق پلاستیک با نام دستگاه تزریق BMC مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین می توان از برخی از مواد ترموپلاستیک با پایداری ابعادی بالا مانند ABS نیز برای تولید رفلکتور استفاده کرد که در این صورت تولید رفلکتور به سادگی با استفاده از دستگاه های تزریق پلاستیک یونیورسال امکان پذیر است.

برای ایجاد سطح آیینه ای بر روی رفلکتور، ابتدا سطح داخلی رفلکتور با پاشش یک پرایمر مخصوص (Base Coat) پوشش داده می شود و از این طریق سطحی یکنواخت و صیقلی بدست می آید. سپس رفلکتور به کوره یا محفظه آلومینایزینگ (Aluminizing Chamber) منتقل می شود که در آن لایه نازکی از بخار آلومینیوم بر روی قطعه قرار می گیرد و سطحی آیینه ای به آن می بخشد.

تولید لنز:

لنز چراغ، قطعه ای با ابعاد تلرانسی فوق العاده دقیق است، علاوه بر این به دلیل ضخامت بالا و برخورداری از ویژگی های اپتیکی حساس، فرآیند تولید پیچیده ای دارد. لنز پلاستیکی اغلب از جنس PC یا PMMA و به وسیله دستگاه تزریق پلاستیک ساخته می شود. چنانچه لنز پلاستیکی با تزریق پلاستیک تک مرحله ای ساخته شود، به دلیل ضخامت بالایی که دارد، مدت زمان خنک سازی و سیکل تولید آن بسیار طولانی خواهد بود. همچنین اثرات ناشی از انقباض مواد و تابیدگی قطعه، می تواند ویژگی های اپتیکی لنز را به طرز نامطلوبی تحت تاثیر قرار دهد.

امروزه فناوری نوینی توسط YIZUMI برای تولید لنزهای ضخیم پلاستیکی معرفی شده است که با بهره گیری از سیستم تزریق چند مرحله ای، انواع لنزهای ضخیم را در مدت زمانی بسیار کوتاه و به روشی مقرون به صرفه تولید می کند. کیفیت لنزهای تولید شده در این روش بسیار بالا است که این مزیت، ارتقاء عملکرد چراغ جلو خودرو را نیز در پی دارد.

تولید لایت گاید:

لایت گاید نیز همانند لنز، یکی از قطعات پیچیده چراغ خودرو به شمار می آید که به دلیل برخورداری از ویژگی های اپتیکی حساس، تولید آن مستلزم استفاده از فرآیندهای تولید پیشرفته است. دستگاه تزریق پلاستیک مورد استفاده برای تولید لایت گاید باید به منظور فراوری پلی کربنات، به سیلندر و ماردون مخصوصی مجهز شده باشد. همچنین به این دلیل که وجود گرد و غبار در محیط تولید می تواند کیفیت این محصول را شدیداً ضایع سازد، تولید این محصول باید در شرایط کنترل شده و در داخل اتاق تمیز (Clean-room) انجام شود.

تولید پوسته یا قاب چراغ:

پوسته چراغ خودرو اغلب با استفاده مواد ترموپلاستیک پرکاربرد مانند PP و توسط دستگاه های تزریق پلاستیک یونیورسال تولید می شود. در مقایسه با سایر قطعات پلاستیکی چراغ، تولید این قطعه از حساسیت کمتری برخوردار است و ملاحظات ویژه ای در خصوص آن وجود ندارد.

مونتاژ چراغ:

پس از آن که تمامی قطعات چراغ خودرو تولید شدند، بایستی در طی یک فرآیند مونتاژ دقیق، به یکدیگر متصل شوند. برای اتصال قطعات مختلف در فرآیند مونتاژ، بسته به نوع طراحی چراغ خودرو ممکن است از پیچ، مهره، جوش اولتراسونیک، جوش هات پلیت و یا انواع چسب های شیمیایی استفاده شود. در نخستین مرحله مونتاژ، رفلکتور بر روی قاب چراغ نصب می گردد، سپس لنز و لایت گاید به مجموعه مونتاژ می شوند.

پس از آن لبه های محل اتصال پوسته به طلق، توسط چسب مخصوص، آب بندی می شوند و سپس طلق بر روی آن نصب می شود. آب بندی مناسب برای حصول اطمینان از عدم ورود گرد و غبار، رطوبت و مواد آلاینده به داخل چراغ ضروری است و طول عمر چراغ را تحت تاثیر قرار می دهد. در پایان سایر قطعات چراغ مانند لامپ ها، سیم کشی و کانکتورها به آن اضافه می شوند و محصول تولید شده تحت تست کنترل کیفیت قرار می گیرد.

خط تولید چراغ خودرو

ماشین آلات تجهیزات مورد نیاز:

• دستگاه تزریق پلاستیک: در بین تجهیزات خط تولید چراغ خودرو، هیچ یک به اندازه دستگاه تزریق پلاستیک اهمیت و نقش تعیین کننده ای ندارند. اگرچه برای تولید بیشتر قطعات چراغ خودرو می توان از دستگاه های تزریق پلاستیک یونیورسال استفاده کرد، اما برای تولید چراغ خودروهای مدرن انواع مختلفی از دستگاه تزریق پلاستیک مانند دستگاه تزریق پلاستیک سروو یونیورسال، دستگاه تزریق پلاستیک 2 رنگ، دستگاه تزریق پلاستیک BMC و دستگاه تزریق پلاستیک تمام برقی مورد استفاده قرار می گیرند.
• تجهیزات تکمیلی: فرآیند تولید بعضی از قطعات چراغ خودرو مانند رفلکتور، شامل عملیات ثانویه است. بسته به نوع طراحی این قطعات، ممکن است برخی از تجهیزات مانند محفظه آلومینایزینگ، کوره های پخت ویژه و پیستوله های اتوماتیک برای پاشش پرایمر مورد استفاده قرار گیرند.
• تجهیزات خط مونتاژ: خط مونتاژ چراغ جلو و عقب خودرو از تجهیزات گوناگونی مانند میز مونتاژ، ربات های صنعتی، دستگاه جوش اولتراسونیک، دستگاه جوش هات-پلیت، دستگاه توزیع چسب و انواع جیگ و فیکسچر تشکیل می شود.
• تجهیزات تست و کنترل کیفیت: برای سنجش کیفیت و عملکرد چراغ خودرو تجهیزات مختلفی مانند دستگاه تست فوتومتریک، دستگاه شبیه سازی شرایط محیطی، دستگاه سنجش رنگ و تجهیزات تست الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین می توان با استفاده از سیستم های بازرسی اتوماتیک مجهز به دوربین و سنسور و با کمک الگوریتم های بینایی ماشین، فرآیند کنترل کیفیت چراغ را تا حد قابل توجهی اتوماتیک کرد.

:References

https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_lighting

https://patents.google.com/patent/US20150224723A1/en

https://www.rapiddirect.com/knowledge-base/injection-molding-for-automotive-applications/