ITA RWTH Aachen University представляет передовые линии покрытия волокон и исследования углеродного волокна

Примечание редактора: CompositesWorld получил несколько анонсов новых продуктов и технологий перед JEC World 2020 (планировалось 3–5 марта). Хотя выставка перенесена на май, CW публикует полученные анонсы. Это один из них.

Институт текстильной техники RWTH Aachen University (ITA, Аахен, Германия) представляет инновации в производстве стекловолокна и углеродного волокна на совместном стенде Aachen Center for Integrative Lightweight Construction.

Живые демонстрации мультиматериальной линии покрытия волокон

На стенде ITA демонстрирует, как ее линия мультиматериального покрытия волокон покрывает или импрегнирует ровнинги из различных материалов, производя тоупреги (предимпрегированные ровнинги) из термопластов и углеродного волокна. Тоупреги обрабатываются намоткой или плетением. Примеры: приводные валы авто и аэрокосмики.

Система, по словам ITA, имеет широкий спектр применений и дает быстрый выход. С макс. температурой обработки 400 °C позволяет обрабатывать высокотемпературные термопласты и быстро тестировать разные материалы в лабораторном масштабе. Текущие скорости 5 м/мин в зависимости от материала и конфигурации, масштабирование до промышленного возможно. Обрабатывает термореактивные и термопласты.

На линии можно производить тоупреги с круглым сечением до 5 мм диаметром и лентообразными геометриями до 20 мм ширины на скорости 5 м/мин.

Исследования производства углеродного волокна

ITA также показывает производство углеродного волокна — одну из ключевых областей. У ITA есть непрерывный пилотный завод по производству углеродного волокна мощностью <1 тонны в год. Благодаря малым размерам и низкому входу материалов, идеально подходит для разработки новых профилей стабилизации и карбонизации и тестирования новых сайзингов.

Текущая главная цель — сократить время стабилизации с исходных 50 минут до ~21 минуты. Полученные волокна на уровне Toray T700.

Другой подход к снижению стоимости — альтернативные сырья, полиэтилен (PE). Может снизить цену углеродного волокна ~50%. Благодаря существующим линиям плетения и сульфонирования ITA — один из ведущих институтов по дешевым углеродным волокнам на базе полиолефинов.

Текстильные технологии и фотоника

CFRP компоненты часто собираются крепежами, клеенными в отвержденные и просверленные детали. По словам ITA, интеграция крепежей в текстильную преформу и дополнительное отверждение для финального CFRP может сократить производственные цепочки и повысить производительность соединения минимум на 50%. Требуются высокоточные выемки в текстиле для крепежей.

В проекте CarboLase (финансирование OP.EFRE NRW) лазерная обработка материалов впервые интегрирована в автоматизированный процесс преформования. Новизна — использование материалосберегающего ультракороткоимпульсного лазера, обрабатывающего текстиль без термических повреждений.

Комбинируя технологии в гибкой роботизированной ячейке, just-in-time производство CFRP с интегрированными крепежами теперь возможно независимо от геометрии детали и размера партии. Демонстратор в виде сегмента B-стойки с интегрированными крепежами показан на рисунке.

Технологию разработал ITA совместно с AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH & Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH и Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT.

Высокоскоростное препрег-филаментное намотание

ITA работает с многими отраслями по филаментной намотке, включая новую мультифиламентную технологию. Главное преимущество — одновременная намотка множества волокон (на объекте ITA 48 волокон), увеличивающая скорость обработки в 50 раз и обеспечивающая 100% покрытие за один проход.

Рабочая скорость еще повышена разработкой качественных препрегов через ZIM проект MFWOptiPreg с F.A. Kümpers GmbH & Co. KG. Оптимизированный так (липкость) и разрыв волокон, высокие скорости намотки и качественные продукты. Филаментная намотка позволяет ориентировать волокна в желаемом направлении (0°≤θ<90°).

Пример качественных продуктов: эти препреги протестированы для производства сосудов под давлением и валов кручения. Разработанный препрег уже доступен на рынке.