Electroimpact, Toray и Janicki пионерами высокоскоростного производства крупных термопластиковых композитных деталей

Общая разработка между Electroimpact (Муккилтео, штат Вашингтон, США), Toray Advanced Composites (Морган-Хилл, штат Калифорния, США) и Janicki Industries (Сэдро-Уолли, штат Вашингтон, США) якобы достигла прорыва в высокоскоростном производстве крупных термопластиковых композитных деталей. Проект привел к разработке автоматизированных, экономически эффективных технологий обработки, которые могут производить крупномасштабные термопластиковые детали при высокоскоростных скоростях укладки до 4000 дюймов (100 метров) в минуту.

Высокоскоростное оборудование для автоматизированной укладки волокна (AFP) от Electroimpact было улучшено для обработки термопластиковых материалов с системой лазерного нагрева переменного размера пятна (Variable-Spot-Size Laser). Эта система использует широкий диапазон температур обработки для надежного управления процессом по отдельным токам для адаптации к тяжелым контурам, позволяя термопластиковым композитным деталям быть ремонтируемыми во время укладки AFP, тем самым снижая риск отходов при производстве деталей.

Партнеры отмечают, что скорости обработки до 4000 дюймов в минуту (100 метров в минуту) были достигнуты с легкими или тяжелыми уровнями тактильности для гарантии геометрии детали. «Когда эти достижения сочетаются с повышенной надежностью AFP, встроенным контролем в реальном времени и интервалами обслуживания, полученная обработка AFP 4.0 увеличивает текущую производительность в четыре-шесть раз», — говорит Майкл Ассади, главный инженер Electroimpact.

Для максимизации производственной эффективности укладка AFP формируется непосредственно на внеавтоклавной (OOA) обогреваемой инструментарии для укладки, спроектированной Janicki Industries, которая затем полностью консолидируется in-situ, достигая полного термического цикла процесса менее чем за один час. Система инструментирования спроектирована для масштабируемости для приспособления деталей, слишком больших для традиционных применений нагреваемых прессов, и, как сообщается, достигает значительно более быстрых времен циклов, чем высокотемпературные автоклавы.

«Ключ к этой технологии — быстрые скорости нагрева и охлаждения с равномерностью от края до края во всем процессе», — заявляет Тодд Чейс, директор НИОКР в Janicki, «Полная консолидация под только вакуумным давлением [VBO] достигается контролем ключевых стадий плавления, течения и кристаллизации с точным контролем температуры».

Унинаправленная лента Toray Cetex TC1225 низкоплавкого PAEK (LMPAEK) от Toray Advanced Composites была выбрана для дальнейшей оптимизации обработки. Доказано, что она демонстрирует лучшие в классе уровни пропитки, TC1225 LMPAEK позволяет производить высокопоследовательные качественные детали, а также устраняет необходимость промачивания пучков волокна во время цикла консолидации, якобы позволяя OOA обработку с близкой к нулю пористостью. В сочетании с относительно низкой температурой обработки по сравнению с другими системами на базе PAEK, Toray Cetex TC1225 LMPAEK также позволяет более высокую скорость укладки при достижении сравнимых механических свойств.

«Индивидуально каждая из этих технологий представляет шаг вперед в обработке термопластиковых композитов. Когда они объединены, достигается крупный скачок в крупномасштабном быстром изготовлении деталей, подчеркивая важность партнерства по всей цепочке создания стоимости для продвижения внедрения термопластиковых композитов в промышленность», — заключает Стив Сийз, вице-президент по технологиям и стратегическому маркетингу в Toray Advanced Composites.