ITA RWTH Aachen University запускает линию по нанесению покрытия на волокна, исследования углеродного волокна

Примечание редактора:CompositesWorld получил несколько анонсов новых продуктов и технологий перед JEC World 2020, который был назначен на 3-5 марта. Хотя эта выставка была перенесена на май, сейчас CW публикует полученные нами анонсы. Это один из них.

Institut für Textiltechnik при RWTH Aachen University (ITA, Aachen, Germany) представляет инновации в производстве стекла и углеродного волокна на объединенном стенде Ахенского центра интегративной легкой конструкции.

Живые демонстрации системы покрытия из нескольких волокон

В прямом эфире на стенде ITA демонстрирует, как ее линия по нанесению покрытия из многослойных волокон покрывает или пропитывает ровницы из различных материалов, производя жгуты из термопластов и углеродных волокон, также известные как предварительно пропитанные ровницы. Буксирные валики можно обрабатывать путем наматывания или плетения. Примеры использования включают в себя приводные валы в автомобильной или аэрокосмической промышленности.

Эта система, как сообщает ITA, имеет широкий спектр применений и обеспечивает быструю печать. Обладая максимальной температурой обработки 400 ° C, он также позволяет обрабатывать высокотемпературные термопласты и проводить быстрые испытания с различными материалами в лабораторных условиях. Текущая производственная скорость составляет 5 м / мин, в зависимости от используемого материала и конфигурации системы, и ITA сообщает, что масштабирование до промышленного масштаба возможно. Завод может перерабатывать термореактивные пластмассы и термопласты.

На этой линии можно производить пакли с круглым поперечным сечением до 5 мм в диаметре и лентообразной геометрией шириной до 20 мм со скоростью 5 м / мин, в зависимости от используемого материала и конфигурации. линии.

Исследование производства углеродного волокна

Кроме того, ITA демонстрирует производство углеродных волокон, что является одним из основных направлений исследований. ITA имеет опытно-промышленный завод по производству углеродного волокна непрерывного действия с производственной мощностью менее одной тонны в год. ITA сообщает, что благодаря сравнительно небольшому размеру и, как следствие, низкому расходу материалов, установка идеально подходит для разработки новых профилей стабилизации и карбонизации, а также тестирования новых размеров волокна.

Текущая основная цель исследований в области производства углеродного волокна - сократить время стабилизации с начальных 50 минут до примерно 21 минуты. Полученные волокна находятся на уровне углеродного волокна Toray T700.

Другой подход к снижению стоимости углеродных волокон - использование альтернативного сырья, такого как полиэтилен (PE). Это может снизить цену на углеродное волокно примерно на 50%, сообщает ITA. Благодаря существующим фабрикам прядения и сульфирования ITA является одним из ведущих научно-исследовательских институтов, занимающихся производством экономичных углеродных волокон на основе полиолефинов.

Текстильная технология и фотоника

Компоненты, армированные углеродным волокном (CFRP), часто собираются с помощью крепежа, вклеиваемого в отвержденный и просверленный компонент из углепластика. Согласно ITA, интеграция застежек в текстильную преформу и дополнительный процесс отверждения для производства окончательного компонента из углепластика может сократить производственные цепочки и повысить эффективность соединения как минимум на 50%. Для этого требуются высокоточные вырезы в ткани для застежек.

В проекте CarboLase из NRW, финансируемом OP.EFRE, лазерная обработка материалов впервые интегрирована в автоматизированный процесс предварительного формования. Новшеством в этом процессе является использование экологически безопасного лазера с ультракороткими импульсами, который обрабатывает текстильные изделия, не повреждая их термически.

Благодаря объединению технологий в гибкой роботизированной ячейке теперь возможно производство компонентов из углепластика со встроенными крепежными элементами точно в срок, независимо от геометрии компонентов и размера партии. Благодаря новой технологической цепочке демонстраторы производились полностью автоматически. Демонстрационный образец в виде сегмента средней стойки с интегрированными крепежными элементами показан на следующем рисунке.

Эта технология была разработана Institut für Textiltechnik при RWTH Aachen University (сокращенно ITA) в сотрудничестве со своими партнерами AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH &Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH и Институтом лазерных технологий Фраунгофера ILT.

Высокоскоростная намотка из препрега

ITA работает со многими отраслями промышленности над технологиями намотки нитей накала, включая новую технологию намотки из нескольких нитей. Основное преимущество этого метода, заявляет ITA, заключается в том, что многие волокна (оборудование в ITA с 48 волокнами) могут быть намотаны одновременно, что увеличивает скорость обработки в 50 раз и обеспечивает 100% покрытие за один проход.

Скорость обработки была дополнительно увеличена с разработкой высококачественных препрегов в рамках проекта ZIM MFWOptiPreg с компанией F.A. Kümpers GmbH &Co. KG. Это позволяет добиться оптимальной липкости (липкости) и обрыва волокна, высоких скоростей намотки и получения качественной продукции. Намотка из нити имеет преимущество в том, что волокна ориентируются в желаемом направлении (0 ° ≤θ <90 °).

В качестве примера качественной продукции эти препреги были испытаны для изготовления сосудов высокого давления и торсионных валов, сообщает ITA. Разработанный препрег уже доступен на рынке.