Niedawno amerykańska Agencja Zaawansowanych Innowacji w Obszarze Kompozytów (IACMI) ogłosiła, że pierwsza faza projektu, prowadzona przez DuPont, Fibrtec i Purdue University, rozwinęła nowy, ciągły, wzmocniony włóknem, termoplastyczny proces produkcji tkanin. Formowalność jest znacznie lepsza w porównaniu do konwencjonalnych tkanin. Ma to wielkie znaczenie dla drugiej fazy badań, która może skutecznie zmniejszyć koszt produkcji kompozytowych struktur z włókna węglowego, czyniąc go bardziej odpowiednim do masowej produkcji w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i innych dziedzinach.
Celem projektu jest obniżenie kosztu wytwarzania kompozytów matrycowych polimerowych wzmocnionych włóknami węglowymi za pomocą stosunkowo niedrogich prepregów do pakowania włókna węglowego / polimeru i procesów kształtowania w pobliżu sieci, takich jak zautomatyzowane umieszczanie włókien. Kluczowe punkty tego przełomowego procesu obejmują trzy aspekty: Po pierwsze, elastyczny powlekany pakunek opracowany przez Fibrtec, FibrflexTM, który jest częściowo impregnowanym kompozytem z włókna węglowego / poliamidu. Włókno materiału, tj. Włókno węglowe nie jest całkowicie zwilżone przez poliamid, w wyniku czego powstaje materiał ciągnący, który jest bardziej miękki niż całkowicie impregnowany poliamid; Druga to technologia Rapid Fabric Forming (RFF) firmy DuPont i opatentowana żywica poliamidowa firmy DuPont. Proces RFF umożliwia ultraszybką produkcję tkanin o różnych kierunkach holowania, bez konieczności podnoszenia kabla podczas przetwarzania; trzeci to wsparcie Purdue University w modelowaniu i charakteryzacji, powiązane eksperymenty, modelowanie i wyniki symulacji pokazują, że to Połączenie nowych procesów formowania i technologii materiałów jest potencjalną metodą wytwarzania tańszych termoplastycznych tworzyw polimerowych z ciągłym włóknem. W porównaniu z tradycyjnymi metodami, nowa technologia opracowana w ramach projektu ma zmniejszyć zawartość odpadów z włókien węglowych o 30%.
Obecnie istnieją dwa główne procesy ciągłego termoplastycznego formowania polimeru z ciągłym włóknem, ale z powodu oczywistych wad ograniczyło to jego zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Jedną z metod jest tkanie tkaniny z wysuszonego kabla z włókna węglowego, powlekanie tkaniny folią z żywicy termoplastycznej, a następnie ogrzanie i sprasowanie w kompozyt. Ta metoda jest powolna, a włókno węglowe jest łatwo łamane podczas procesu tkania w celu wytworzenia wiązki przewodzących krótkich włókien, dlatego konieczne jest zapewnienie izolacji elektrycznej pomiędzy maszyną dziewiarską a powiązanym sprzętem. Drugi główny proces obejmuje impregnację i spłaszczenie kabli z włókien węglowych za pomocą termoplastycznej żywicy, aby wytworzyć nisko pustą, w pełni utwardzoną taśmę kompozytową, która jest następnie tkana lub umieszczana i ustawiana w celu utworzenia tkaniny, która jest następnie szybko utwardzana w końcowej części kompozytowej. Głównym problemem związanym z tą metodą jest obróbka jednokierunkowej taśmy kompozytowej, która jest sztywna i krucha, tak że pęka w temperaturze pokojowej i wygina się do wąskiego promienia, co powoduje powolny i kosztowny proces wytwarzania od taśmy do tkaniny.
W drugiej fazie projektu zaawansowane kompozyty z włókna węglowego będą dalej rozwijane, aby w pełni zbadać formy tych nowych prepregów termoplastycznych z włóknami węglowymi i sprawdzić, czy materiały te są odpowiednie do masowej produkcji, w tym obniżenia kosztów produkcji i zwiększenia swobody projektowania . Spełniają specjalne wymagania dotyczące wydajności itp. Ponadto, jako jeden z pierwszych projektów wdrożonych przez IACMI, projekt jest także modelem przyspieszenia innowacji poprzez współpracę publiczno-prywatną.
