Electroimpact, Toray, Janicki fortschrittliche Technologien für die schnelle Herstellung von thermoplastischen Teilen in großem Maßstab

Eine gemeinsame Entwicklung von Electroimpact (Mukilteo, Washington, USA), Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Kalifornien, USA) und Janicki Industries (Sedro-Woolley, Washington, USA) hat Berichten zufolge einen Sprung nach vorne im Hochgeschwindigkeits- Herstellung großer thermoplastischer Verbundteile. Das Projekt hat zur Entwicklung automatisierter, kosteneffektiver Verarbeitungstechnologien geführt, mit denen thermoplastische Teile in großem Maßstab mit Hochgeschwindigkeits-Auftragsraten von bis zu 4.000 Zoll (100 Meter) pro Minute hergestellt werden können.

Die automatisierte Hochgeschwindigkeits-Faserplatzierung (AFP) von Electroimpact wurde für die Verarbeitung thermoplastischer Materialien mit einem Laserheizsystem mit variabler Punktgröße verbessert. Dieses System verwendet einen großen Bereich von Verarbeitungstemperaturen für eine robuste Prozesssteuerung über einzelne Kabel hinweg, um strenge Konturen aufzunehmen, während thermoplastische Verbundteile während des AFP-Layups repariert werden können, wodurch das Abfallrisiko während der Teileherstellung verringert wird.

Partner weisen darauf hin, dass Verarbeitungsgeschwindigkeiten von bis zu 4.000 IPM (100 Meter pro Minute) mit leichter oder schwerer Klebrigkeit erreicht wurden, um die Teilegeometrie zu gewährleisten. „Wenn diese Fortschritte mit erhöhter AFP-Zuverlässigkeit, In-Prozess-, Echtzeit-Inspektions- und Wartungsintervallen kombiniert werden, erhöht die resultierende AFP-4.0-Verarbeitung die aktuelle Produktivität um das Vier- bis Sechsfache“, sagt Michael Assadi, Chefingenieur bei Electroimpact.

Um die Produktionseffizienz zu maximieren, wird das AFP-Layup direkt auf einem von Janicki Industries entwickelten beheizten Layup-Werkzeugsystem außerhalb des Autoklaven (OOA) gebildet, das dann in-situ vollständig konsolidiert wird , wodurch ein vollständiger thermischer Prozesszyklus in weniger als einer Stunde erreicht wird. Das Werkzeugsystem ist auf Skalierbarkeit ausgelegt, um Teile aufzunehmen, die für herkömmliche beheizte Pressenanwendungen zu groß sind, und soll deutlich schnellere Zykluszeiten als Hochtemperatur-Autoklaven erreichen.

„Der Schlüssel zu dieser Technologie sind schnelle Aufheiz- und Abkühlraten mit Gleichmäßigkeit von Kante zu Kante während des gesamten Prozesses“, sagt Todd Chace, Direktor für Forschung und Entwicklung bei Janicki Steuerung der Schlüsselphasen Schmelze, Fließen und Kristallisation mit präziser Temperaturregelung.“

Das unidirektionale Klebeband Toray Cetex TC1225 aus niedrigschmelzendem PAEK (LMPAEK) von Toray Advanced Composites wurde ausgewählt, um die Verarbeitung weiter zu optimieren. TC1225 LMPAEK ermöglicht nachweislich die beste Imprägnierung seiner Klasse und ermöglicht die Herstellung hochkonsistenter, qualitativ hochwertiger Teile, während gleichzeitig das Benetzen von Faserbündeln während des Konsolidierungszyklus überflüssig wird, was Berichten zufolge eine OOA-Verarbeitung mit nahezu null Porosität ermöglicht. In Kombination mit einer relativ niedrigen Verarbeitungstemperatur im Vergleich zu anderen PAEK-basierten Systemen ermöglicht Toray Cetex TC1225 LMPAEK auch eine schnellere Auflegegeschwindigkeit bei vergleichbaren mechanischen Eigenschaften.

„Für sich genommen bedeutet jede dieser Technologien einen Fortschritt in der Verarbeitung thermoplastischer Verbundwerkstoffe. In Kombination wird ein großer Sprung in der schnellen Teilefertigung in großem Maßstab erreicht, was die Bedeutung von Partnerschaften entlang der Wertschöpfungskette unterstreicht, um die Einführung thermoplastischer Verbundwerkstoffe in der Industrie voranzutreiben“, schließt Steve Cease, VP Technology and Strategic Marketing bei Toray Advanced Composites .