Индивидуальное размещение волокон - Tailored fiber placement

Деталь вышивальной головки вышивка машина, используемая для индивидуального производственного процесса размещения волокон

Индивидуальное размещение волокон (TFP) это текстильное производство техника, основанная на принципе шитье для непрерывного размещения волокнистый материал для составной компоненты. Волокнистый материал фиксируется верхним и нижним швейная нить на основном материале. По сравнению с другими процессами текстильного производства волокнистый материал можно размещать рядом с сетчатая форма в криволинейных узорах на основном материале для создания композитных деталей, адаптированных к нагрузкам.

История

Технология TFP была внедрена в начале 1990-х годов IPF Dresden.[1] Сначала производились сшитые вручную арматурные конструкции (преформы), инициированные отраслевым запросом об адаптации к напряжению. армированный волокном пластик (FRP) детали с криволинейным рисунком. Адаптация этого метода к промышленным вышивальным машинам с использованием швейных возможностей этих автоматов была осуществлена ​​в середине 90-х годов. Эта технология получила название Tailored Fiber Placement, которая описывает возможности переменного осевого размещения волокна, близкой к чистой. В настоящее время Tailored Fiber Placement уже используется в нескольких компаниях как хорошо зарекомендовавшая себя текстильная технология для производства сухих преформ.[2]

Принцип технологии

Набросок принципа производственного процесса индивидуального размещения волокон

Основанные на вышивальном оборудовании, используемом в швейной текстильной промышленности, машины были адаптированы для нанесения и пришивания волокнистого ровничного материала на основной материал. Может применяться ровничный материал, в основном обычные углеродные волокна, от 3000 до 50 000 нитей. Преформа производится непрерывно путем размещения одной ровницы. Материал ровницы, снятый с катушки, направляется по трубе, расположенной перед иглой. Ровничная труба и рама, на которой закреплен основной материал, перемещаются синхронно ступенчато для выполнения зигзаг стежок относительно положения иглы. Швейная головка, оснащенная ровничной катушкой, трубкой и иглой, может произвольно вращаться на 360 градусов. Во время каждого стежка верхняя нить протягивается через основной материал и обвивается вокруг катушки с нижней нитью. Таким образом выполняется двойной обратный стежок. В настоящее время можно сделать до 800 стежков в минуту. Основным материалом может быть двухмерный текстильный материал, такой как тканый или нетканый материал, или совместимый с матрицей фольгированный материал для термопластичных композитов. Путь строчки может быть разработан в виде рисунка либо с помощью программного обеспечения для классического дизайна, либо с недавних пор с использованием 2D-CAD системы. Впоследствии необходимая информация о положениях стежков добавляется к рисунку с помощью так называемого программного обеспечения для перфорации и, наконец, передается в машину TFP.

Проникновение преформ TFP может быть выполнено с помощью обычных методов обработки, таких как литье под давлением смолы, формование вакуумных пакетов, нажатие и автоклавное формование. На случай, если термопласт композиты, матричный материал и армирующие волокна могут быть размещены одновременно, например, в виде пленок или волокон. Таким образом, основным материалом может быть термопластичная фольга, которая плавится в процессе уплотнения и становится частью матрицы. Этот тип идеально подходит для глубокая вытяжка ТФП-преформы.

Преимущества технологии TFP

• Чистая форма производство снижает затраты и отходы ценных армирующих волокон, например углеродные волокна
• Автоматическое нанесение обеспечивает высокую точность и воспроизводимость количества и ориентации волокон.
• Машины TFP с несколькими головками могут применяться для достижения разумной производительности; каждая головка синхронно производит одну и ту же преформу
• Волокна можно ориентировать в произвольном направлении для изготовления изделий, адаптированных к высоким нагрузкам. составной части
• Разнообразные волокна, такие как углерод, стекло, базальт, арамид, натуральный, термопласт керамические волокна, а также металлические нити могут быть нанесены и объединены в одной преформе

Заявки на конструкционные детали

Компания TFP изготовила заготовки из углеродного и стеклянного волокна для конструкционных деталей из стеклопластика.

Технология TFP позволяет изготавливать преформы для конкретных композитных компонентов или армирования. Области применения варьируются от сильно ускоренных легких деталей для промышленных роботов и лопаток для компрессоров до Углепластик части самолетов, например Двутавровая балка для NH-90 вертолеты, автомобильные конструкции и запчасти для велосипедов.[2]

TFP для самонагревающегося инструмента и компонентов

Заготовка нагревательной конструкции из углеродного слоя

Использование углеродного ровинга в качестве электронагревательного элемента дает возможность изготавливать композитные конструкции со встроенными нагревательными слоями. Благодаря высокой гибкости конструкции схемы нагрева можно достичь в целом почти равномерного распределения тепла. С точки зрения приложений эта технология, встроенная в твердые композитные формы, очень полезна для отверждения смолы и активации связующего во внеавтоклавных процессах. Композитные формы показывают такие же свойства теплового расширения, как и изготовленные композитные детали. Более низкая тепловая масса композитных инструментов по сравнению с обычными металлическими формами помогает сократить цикл производства деталей из стеклопластика и снизить потребность в энергии для производственного процесса. Кроме того, нагревательные элементы TFP могут применяться в Углепластик конструкции крыльев самолетов или лопастей ветряных мельниц для противообледенительных задач. Структура TFP, встроенная в эластомерные нагревательные мешки, может применяться в процессах изготовления или ремонта композитных деталей.[3]

использованная литература

  1. ^ Журнал армированных пластиков и композитов июнь 1998 г. 17 нет. 9: "Специальное размещение волокна - механические свойства и применение"
  2. ^ а б Hightex Verstärkungsstrukturen GmbH
  3. ^ Qpoint Composite GmbH

внешние ссылки