Kürzlich gab die amerikanische Advanced Composites Manufacturing Innovation Agency (IACMI) bekannt, dass die erste Phase des von DuPont, Fibrtec und der Purdue University geleiteten Projekts einen neuen endlosfaserverstärkten thermoplastischen Verbundwerkstoff-Produktionsprozess entwickelt hat. Die Formbarkeit ist gegenüber herkömmlichen Geweben deutlich verbessert. Dies ist von großer Bedeutung für die zweite Phase der Forschung, die die Produktionskosten von Kohlenstofffaserverbundstrukturen effektiv reduzieren kann, wodurch sie für die Massenproduktion in der Automobil-, Luftfahrt- und anderen Bereichen geeigneter wird.
Das Ziel des Projekts ist es, die Herstellungskosten von kohlenstofffaserverstärkten Polymermatrix-Verbundwerkstoffen zu reduzieren, indem relativ billige Kohlefaser / Polymer-Tow-Prepregs und endformnahe Formgebungsverfahren wie automatisierte Faserplatzierung verwendet werden. Die wichtigsten Punkte dieses neuen Prozessdurchbruchs sind drei Aspekte: Erstens ein flexibles beschichtetes Kabel, das von Fibrtec entwickelt wurde, FibrflexTM, ein teilimprägniertes Kohlefaser / Polyamid-Verbundmaterial. Das Material Tow, dh die Kohlefaser, wird vom Polyamid nicht vollständig benetzt, so dass ein Tow-Material entsteht, das weicher ist als das voll imprägnierte Polyamid; Die zweite ist die Rapid Fabric Forming (RFF) -Technologie von DuPont und das firmeneigene Polyamidharz von DuPont. Das RFF-Verfahren ermöglicht eine ultraschnelle Produktion von Geweben mit unterschiedlichen Schlaufenrichtungen, ohne dass das Kabel während der Verarbeitung angehoben werden muss. das dritte ist die Unterstützung der Purdue University in Modellierung und Charakterisierung, verwandte Experimente, Modellierung und Simulationsergebnisse zeigen, dass die Kombination von neuen Formverfahren und Materialtechnologie eine potentielle Methode zur Herstellung kostengünstiger endlosfaserverstärkter Polymerthermoplaste ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden soll die neue Technologie, die im Rahmen des Projekts entwickelt wurde, den Verbrauch von Kohlefasermaterial um 30% reduzieren.
Gegenwärtig gibt es zwei thermoplastische Formgebungsprozesse für thermoplastische Endlosfaserverstärkte Polymere, die jedoch aufgrund offensichtlicher Mängel ihre Verwendung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eingeschränkt haben. Ein Verfahren besteht darin, ein Gewebe aus einem getrockneten Kohlefaserkabel zu weben, das Gewebe mit einem thermoplastischen Harzfilm zu schichten und es dann zu einem Verbundstoff zu erwärmen und zu komprimieren. Dieses Verfahren ist langsam und die Kohlenstofffaser wird während des Webprozesses leicht gebrochen, um ein Bündel von leitfähigen kurzen Fasern zu erzeugen, so dass es notwendig ist, eine elektrische Isolation zwischen der Strickmaschine und der zugehörigen Ausrüstung sicherzustellen. Der zweite Mainstream-Prozess umfasst das Imprägnieren und Abflachen von Kohlefasersträngen mit einem thermoplastischen Harz, um ein vollständig ausgehärtetes Kompositband mit geringem Hohlraum herzustellen, das dann gewebt oder platziert und positioniert wird, um ein Gewebe zu bilden, das dann schnell zu dem endgültigen Verbundteil ausgehärtet wird. Das Hauptproblem bei diesem Verfahren ist die Behandlung des unidirektionalen Verbundstreifens, der starr und spröde ist, so dass er bei Raumtemperatur bricht und sich zu einem engen Radius biegt, was zu einem langsamen und teuren Herstellungsprozess von Streifen zu Gewebe führt.
In der zweiten Phase des Projekts werden fortschrittliche Kohlefaserverbundwerkstoffe weiterentwickelt, um die Formen dieser neuen thermoplastischen Prepregs aus Kohlenstofffasern umfassender zu untersuchen und zu prüfen, ob diese Materialien für die Massenproduktion geeignet sind, einschließlich der Senkung der Herstellungskosten und der gesteigerten Gestaltungsfreiheit . Erfüllen Sie besondere Leistungsanforderungen usw. Darüber hinaus ist das Projekt als eines der frühesten von IACMI implementierten Projekte auch ein Modell zur Beschleunigung von Innovationen durch öffentlich-private Zusammenarbeit.
