กระบวนการผลิตคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกเสริมแรงแบบต่อเนื่องใหม่

เมื่อไม่นานมานี้ American Advanced Composites Manufacturing Innovation Agency (IACMI) ประกาศว่าเฟสแรกของโครงการซึ่งนำโดยดูปองท์, Fibrtec และ Purdue University ได้พัฒนากระบวนการผลิตเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิต ความสามารถในการขึ้นรูปจะดีขึ้นเมื่อเทียบกับผ้าทั่วไป นี่เป็นสิ่งที่สำคัญมากในขั้นตอนที่สองของการวิจัยซึ่งสามารถลดต้นทุนการผลิตของโครงสร้างประกอบคาร์บอนไฟเบอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้เหมาะสมสำหรับการผลิตในอุตสาหกรรมยานยนต์อวกาศและอื่น ๆ

เป้าหมายของโครงการคือการลดต้นทุนการผลิตของคอมโพสิตเมทริกซ์พอลิเมอร์คาร์บอนไฟเบอร์โดยใช้คาร์บอนไฟเบอร์ / โพลิเมอร์ prepregs และกระบวนการสร้างรูปร่างที่อยู่ใกล้ ๆ เช่นการวางเส้นใยอัตโนมัติ จุดสำคัญของการพัฒนากระบวนการใหม่นี้ประกอบด้วย 3 ด้านคือตอนแรกเป็นผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาขึ้นโดย Fibrtec, FibrflexTM ซึ่งเป็นวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ / พอลิเอไมด์ การดึงวัสดุเช่นเส้นใยคาร์บอนไม่เปียกโดยใยสังเคราะห์ทำให้วัสดุที่มีน้ำหนักเบากว่าพอลิเอไมด์ที่หุ้มไว้เต็มรูปแบบ ประการที่สองคือเทคโนโลยีการผลิตแบบ Rapid Fabric Forming (RFF) ของดูปองท์และเรซินสังเคราะห์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของดูปองท์ กระบวนการ RFF ช่วยให้สามารถผลิตผ้าได้อย่างรวดเร็วโดยใช้ทิศทางที่ต่างกันโดยไม่จำเป็นต้องยกพ่วงระหว่างกระบวนการผลิต ที่สามคือการสนับสนุนของ Purdue University ในการสร้างแบบจำลองและการจำลองลักษณะการทดลองการจำลองและการจำลองผลแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้การผสมผสานของกระบวนการขึ้นรูปชิ้นใหม่และเทคโนโลยีวัสดุเป็นวิธีที่มีศักยภาพในการผลิตพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่มีต้นทุนต่ำ เมื่อเทียบกับวิธีการแบบเดิมเทคโนโลยีใหม่ที่พัฒนาโดยโครงการนี้คาดว่าจะลดเศษวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ลง 30%

ขณะนี้มีเส้นใยโพลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกแบบโพลีเมอร์สองแบบหลักที่เสริมแรงอย่างต่อเนื่อง แต่เนื่องจากข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัดจึงมีข้อ จำกัด ในการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์และอวกาศ วิธีหนึ่งคือการทอผ้าจากการอบแห้งด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ที่คลุมด้วยผ้าฟิล์มเรซินเทอร์โมพลาสติกจากนั้นให้ความร้อนและบีบอัดให้เป็นคอมโพสิต วิธีนี้ช้าและเส้นใยคาร์บอนหักได้ง่ายในระหว่างขั้นตอนการทอผ้าเพื่อผลิตเป็นกลุ่มเส้นใยสั้นที่นำไฟฟ้าดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบการแยกไฟฟ้าระหว่างเครื่องถักและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง ขั้นตอนหลักที่สองเกี่ยวข้องกับการเคลือบและราบเรียบของเส้นใยคาร์บอนด้วยเรซินเทอร์โมพลาสติกเพื่อทำให้เป็นโมฆะต่ำเทปคอมโพสิตที่ผ่านการผสานแล้วซึ่งถูกทอหรือวางไว้แล้วและวางตำแหน่งไว้เพื่อสร้างเนื้อผ้าซึ่งจะถูกบ่มอย่างรวดเร็วในส่วนประกอบขั้นสุดท้าย ปัญหาหลักของวิธีนี้คือการรักษาแถบคอมโพสิตแบบทิศทางเดียวซึ่งแข็งและเปราะเพื่อให้เกิดการแตกหักที่อุณหภูมิห้องและโค้งงอให้รัศมีรัดตัวส่งผลให้ขั้นตอนการผลิตที่ช้าและเสียค่าใช้จ่ายจากแถบผ้า

ในช่วงที่สองของโครงการจะมีการพัฒนาคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อพัฒนารูปแบบของคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติก prepreg แบบใหม่ ๆ และเพื่อตรวจสอบว่าวัสดุเหล่านี้เหมาะสำหรับการผลิตรวมทั้งลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มความอิสระในการออกแบบ . ตอบสนองความต้องการด้านสมรรถนะพิเศษเป็นต้นนอกจากนี้เนื่องจากโครงการหนึ่งของ IACMI ที่ดำเนินการเร็วที่สุดโครงการนี้ยังเป็นแบบอย่างในการเร่งนวัตกรรมด้วยการทำงานร่วมกันระหว่างภาครัฐและเอกชน