Проект ЕС «ComMUnion» разрабатывает промышленный процесс для гибридных композитов на основе металла и полимерной матрицы

В последние годы резко возрос спрос на более легкие компоненты для мобильных и транспортных средств в связи с необходимостью экономии веса, а, следовательно, энергии и ресурсов.

Гибридные компоненты, изготовленные из стали и локально функционализированные из армированного волокном пластика, сочетают в себе высокие механические характеристики с малым весом. Спрос на производственные процессы, способствующие экономичному массовому производству таких конструкций, быстро растет. В рамках исследовательского проекта ЕС «ComMUnion» два института Фраунгофера, базирующиеся в Ахене, Германия - Институт производственных технологий Фраунгофера (IPT) и Институт лазерных технологий Фраунгофера (ILT) - работают в сотрудничестве с 14 партнерами из промышленности, научных исследований и академических кругов. , чтобы разработать промышленные процессы и решения для гибридной облегченной конструкции путем сочетания металлических и полимерно-матричных композитов для автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Новый гибридный производственный процесс основан на сочетании лазерного текстурирования и нанесения ленты с помощью лазера. Компоненты сначала проходят предварительную обработку с помощью лазера, чтобы обеспечить специально разработанную, точно заданную шероховатую структуру поверхности. Текстурированная поверхность позволяет прикреплять термопластические легкие материалы, армированные непрерывным волокном, которые позже будут использоваться для придания жесткости, непосредственно к стальному компоненту. В этом случае соединение становится механическим, что исключает необходимость в дополнительных мерах по предварительной обработке или в дополнительных усилителях адгезии, таких как клеи или связующие вещества.

Элементы жесткости изготовлены из армированного волокном термопласта, который специально адаптирован к ожидаемым нагрузкам и присоединяется к компоненту с помощью процесса укладки ленты. Лазер нагревает термопластические ленты локально в зоне соединения со сталью. Материал матрицы плавится и течет в текстурированные лазером полости. После затвердевания расплавленного материала лента с внедренными однонаправленными волокнами прилипает к шероховатой поверхности стальной детали.

Комбинированный процесс, подходящий для массового производства

Преимущество сочетания этих двух лазерных процессов проявляется именно тогда, когда механические свойства компонента необходимо улучшить локально без значительного увеличения веса компонента. Этот процесс особенно подходит для массового производства, так как не требуется дополнительных этапов постобработки, таких как операции отверждения, для уплотнения материала после наложения ленты. Кроме того, точный локальный нагрев снижает деформацию и остаточные напряжения при соединении двух материалов. Процесс лазерного текстурирования, разработанный в Fraunhofer ILT, также может воспроизводимо применяться к металлической поверхности именно в тех местах, где требуются текстуры. Кроме того, лазер не подвержен износу инструмента.

Первая часть кузова гибридного автомобиля уже завершена как демонстрационный компонент

Партнеры по исследованиям завершили первый демонстрационный компонент из высокопрочной стали и однонаправленной армированной волокном термопластической ленты, чтобы подтвердить применимость процесса в форме подтверждения концепции:два исследователя фраунгофера Кира ван дер Straeten из Fraunhofer ILT и Tido Peters из Fraunhofer IPT изготовили гибридную легкую рокерную панель, компонент кузова для автомобильной промышленности, чтобы протестировать и подтвердить функциональность технологической комбинации в рамках проекта ComMUnion.

Партнеры проекта представили компонент профессиональным посетителям на выставке легкой конструкции JEC World с 12 по 14 марта 2019 года в Париже на «Композиты в действии», организованной AZL.

Проект «ComMUnion» финансируется Программой исследований и инноваций Horizon 2020 Европейского Союза в рамках Соглашения о гранте № 680567.

Часть гибридной автомобильной рокер-панели локально функционализирована с помощью лазерной ленты. Источник | ComMUnion Fraunhofer IPT

Европейские партнеры исследовательского проекта ComMUnion

• Aciturri Engineering SL, Испания
• AFPT GmbH, Германия
• Технологический центр Аймен, Испания (координатор)
• Autotech Engineering, AIE, часть Gestamp Group, Испания.
• CASP S.A., Греция
• ESI Group, Франция
• Институт лазерных технологий им. Фраунгофера, ILT, Германия.
• Институт производственных технологий им. Фраунгофера IPT, Германия
• Лаборатория производственных систем и автоматизации (LMS) - Университет Патры, Греция.
• Lunovu GmbH, Германия
• Missler Software, Франция
• Motofil Robotics, S.A., Португалия
• New Infrared Technologies SL, Испания
• Philips Photonics GmbH, Германия
• Tecnatom S.A., Испания
• Университет Коимбры, Португалия

За дополнительной информацией обращайтесь:

[email protected] или [email protected]

Это сообщение любезно предоставлено CompositesWorld и медиа-партнерство AZL Aachen GmbH.