Podczas targów JEC World 2026 w Paryżu, odbywających się w dniach 10–12 marca, ENGEL zaprezentuje w pełni zautomatyzowany proces seryjnej produkcji kompozytowych łopat wirnika do dronów na bazie termoplastów. Globalny producent wtryskarek i systemów automatyzacji przedstawi skalowalne rozwiązanie produkcyjne, które łączy wysokie parametry użytkowe wyrobu, zintegrowane środki redukcji hałasu oraz aspekty zrównoważonego rozwoju w jednym, ciągłym procesie. Demonstracja zostanie przeprowadzona na bezkolumnowej wtryskarce ENGEL victory 120 z sześcioosiowym robotem easix, przy docelowym czasie cyklu poniżej 60 sekund na jedną łopatę wirnika.
W oparciu o doświadczenie w technologii wtrysku i automatyzacji, ENGEL przenosi sprawdzone zasady produkcji wielkoseryjnej do zastosowań w lekkich kompozytach. Rdzeniem prezentowanego rozwiązania jest zintegrowany proces, który w jednym cyklu w formie łączy kolejne etapy: układanie warstw zbrojenia, formowanie, integrację funkcji oraz wyjęcie gotowej łopaty wirnika. Poszczególne etapy przebiegają automatycznie, zapewniając powtarzalną jakość i wysoką efektywność produkcji.
Lekkość, trwałość i kształt bliski finalnemu
Sercem demonstrowanego procesu jest konstrukcja typu sandwich oparta na termoplastycznych taśmach wzmocnionych włóknem węglowym oraz wtryskiwanym tworzywie z krótkimi włóknami. Taśmy tworzą nośne warstwy zewnętrzne łopaty wirnika. Są one precyzyjnie pozycjonowane w gnieździe formy i stabilizowane za pomocą podciśnienia, co umożliwia dokładne ułożenie zgodnie z przewidywanymi ścieżkami obciążeń. Materiał jest zatem stosowany tylko tam, gdzie jest to wymagane z punktu widzenia nośności konstrukcyjnej.
W kolejnym kroku pomiędzy wstępnie ułożone taśmy wtryskiwany jest rdzeń z termoplastu z krótkimi włóknami. Wraz z warstwami zewnętrznymi tworzy on strukturalnie związany układ, ukształtowany w geometrii zbliżonej do finalnej. Aby dodatkowo zwiększyć potencjał redukcji masy, rdzeń jest spieniany chemicznie. Pozwala to zmniejszyć masę elementu przy zachowaniu wymaganych właściwości mechanicznych.
Rezultatem jest lekka, a jednocześnie bardzo trwała łopata wirnika, w której odwzorowanie kształtu, funkcja konstrukcyjna i zespolenie materiałów są realizowane w jednym zautomatyzowanym cyklu. Po zdefiniowanym etapie końcowego wykończenia, obejmującym przycinanie, element jest gotowy do zastosowania w docelowej aplikacji dronowej.
Widok detalu kompozytowej łopaty wirnika wzmocnionej włóknem węglowym, wytworzonej w kształcie zbliżonym do finalnego metodą wtrysku typu tape-sandwich
Integracja funkcji i swoboda projektowania
Jedną z kluczowych zalet formowania wtryskowego jest duża swoboda w kształtowaniu geometrii elementu. W procesie prezentowanym przez ENGEL cechy funkcjonalne, takie jak ząbkowane krawędzie spływu wspomagające redukcję hałasu, mogą być integrowane bezpośrednio w geometrii łopaty wirnika dzięki zastosowaniu wymiennych wkładek w formie. Nie są wymagane dodatkowe operacje obróbcze, co upraszcza łańcuch procesu.
Integracja rozwiązań akustycznych pozwala lepiej odpowiadać na wymagania związane z eksploatacją dronów we współczesnym otoczeniu, szczególnie w obszarach miejskich, gdzie emisja hałasu ma coraz większe znaczenie. Tego typu rozwiązania są istotne z punktu widzenia społecznej akceptacji zastosowań bezzałogowych statków powietrznych, a jednocześnie muszą pozostawać zgodne z wymaganiami konstrukcyjnymi i masowymi projektu.
Gniazdo produkcyjne z wtryskarką ENGEL victory 120
Proces będzie prezentowany na żywo na bezkolumnowej wtryskarce ENGEL victory 120 wyposażonej w sześcioosiowego robota easix. Konstrukcja bezkolumnowa zapewnia nieograniczony dostęp do obszaru formy, co ułatwia integrację systemów do w pełni automatycznego podawania materiału, manipulacji wkładkami taśmowymi oraz odbioru gotowych wyprasek. W efekcie możliwe jest osiągnięcie czasów cyklu poniżej 60 sekund na jedną łopatę wirnika.
Gniazdo wtryskowe z ENGEL victory i sześcioosiowym robotem easix jako podstawa w pełni zautomatyzowanego rozwiązania produkcyjnego dla termoplastycznych kompozytowych łopat wirnika (widok z tyłu)
Projekt NeoBlade i podejście interdyscyplinarne
Technologia została opracowana w ramach interdyscyplinarnego projektu badawczego NeoBlade obejmującego cały łańcuch wartości. Celem było wczesne powiązanie projektowania aeroakustycznego, rozwoju materiałów i narzędzi, automatyzacji procesu oraz oceny zrównoważonego rozwoju, a następnie przełożenie tych aspektów na przemysłowo wykonalne rozwiązanie całościowe.
Partnerami projektu są firmy i instytucje, takie jak Alpex Technologies, Energy Institute przy JKU Linz, FACC Operations, Plastic Innovation oraz TU Wien (Aircraft Systems Research Group). Prace obejmowały ocenę różnych systemów termoplastycznych – od materiałów odpornych na wysoką temperaturę po bardziej ekonomiczne alternatywy. Zastosowano również mieszanki z recyklingowanymi włóknami węglowymi, co stanowi dodatkowy element ograniczania zużycia surowców pierwotnych.
Aspekty środowiskowe i możliwość recyklingu
W ramach projektu NeoBlade przeprowadzono oceny cyklu życia (LCA), które wykazały istotne zmniejszenie śladu węglowego w porównaniu z ugruntowanymi procesami opartymi na żywicach termoutwardzalnych. Jedną z ważnych zalet materiałów termoplastycznych jest ich potencjał recyklingu. Odpady produkcyjne oraz elementy po zakończeniu eksploatacji mogą być łatwiej zawracane do obiegu materiałowego, na przykład w postaci regranulatu lub wsadu do kolejnych procesów wytwarzania kompozytów.
Oprócz aspektów środowiskowych projekt analizował również efektywność ekonomiczną. Główna przewaga kosztowa procesów termoplastycznych wynika z możliwości skalowania do warunków przemysłowych, na przykład poprzez zastosowanie form wielogniazdowych, łączenie wielu operacji w jednym cyklu oraz wysoki stopień automatyzacji. Krótkie czasy cyklu w połączeniu z produkcją seryjną stanowią kluczowy argument w odniesieniu do kosztu jednostkowego komponentu.
Skalowalność: od łopat wirnika do osłon baterii
Równolegle z demonstratorem łopaty wirnika, ENGEL prezentuje na JEC kolejny komponent wytwarzany w technologii wtrysku typu tape-sandwich: osłonę baterii wysokonapięciowej z uniepalnionego termoplastu o wymiarach 1,3 x 1,8 m. Element został zakwalifikowany do finału konkursu JEC World Innovation Awards 2026, co podkreśla skalowalność procesu – od łopat o długości około 30 cm do wielkoformatowych komponentów konstrukcyjnych.
Osłona baterii łączy niską masę, wysoką sztywność i pełną możliwość recyklingu. Elementy takie jak dystanse, punkty mocowania czy prowadnice mogą być integrowane bezpośrednio w procesie, ograniczając potrzebę stosowania dodatkowych części i operacji montażowych. Technologia opracowana na przykładzie sektora dronów wykazuje zatem potencjał również dla zastosowań w obszarze komponentów elektromobilności.
ENGEL na JEC World 2026
ENGEL zaprasza odwiedzających na swoje stoisko na JEC World 2026, gdzie zostanie zaprezentowane kompletne, w pełni zautomatyzowane gniazdo produkcyjne do wytwarzania termoplastycznych kompozytowych łopat wirnika oraz innych demonstratorów opartych na technologii wtrysku typu tape-sandwich. Firma będzie obecna w hali 5 na stoisku 5L106.
