Victrex, Electroimpact erreichen duroplastische AFP-Geschwindigkeiten mit Thermoplasten

Bildnachweis:Victrex

Als Schritt in Richtung der Produktion von großformatigen Luft- und Raumfahrtkomponenten aus thermoplastischen Verbundwerkstoffen gaben der Anbieter von Polymerlösungen Victrex (Cleveleys, Großbritannien) und der Automatisierungs- und Werkzeugspezialist Electroimpact (Mukilteo, Washington, USA) kürzlich bekannt, dass sie Ablegegeschwindigkeiten von 4.000 Zoll . erreicht haben pro Minute (IPM) unter Verwendung der automatisierten Faserplatzierungstechnologie (AFP) von Electroimpact und des unidirektionalen (UD) Klebebands VICTREX AE 250 aus niedrig schmelzendem Polyaryletherketon (LMPAEK).

Die Electroimpact AFP-Bearbeitungstechnologie wurde durch den Einsatz eines neuen Laserheizsystems verbessert; VICTREX AE 250 UD-Band ist ein Hochleistungs-Prepreg-Band aus thermoplastischem Verbundmaterial, das von Victrex entwickelt wurde, um mechanische, physikalische und chemische Beständigkeitseigenschaften zu haben, die typisch für die Polymerfamilie der Polyaryletherketone (PAEK) sind, wie PEEK, jedoch mit einer um 40 °C niedrigeren Kristallinität Schmelztemperatur, bei 305°C.

„Die Bedeutung der Verarbeitung von thermoplastischem UD-Tape bei 4.000 IPM Auflegegeschwindigkeiten mit dem Variable Spot Size (VSS) Laser von [Electroimpact] ist zum ersten Mal, dass wir wissen, dass Thermoplaste in der Lage sind, duroplastische Auflegegeschwindigkeiten zu erreichen. Diese Entwicklungen können dazu beitragen, die Notwendigkeit einer Autoklavenhärtung zu eliminieren und bieten große und neue Durchsatzvorteile für Thermoplaste.“ erklärt Michael Assadi, Chefingenieur bei Electroimpact.

Laut James Myers, Leiter der Forschung und Entwicklung bei Victrex, „ist die Low-Melt-Technologie das entscheidende Unterscheidungsmerkmal bei der Optimierung für AFP.“ Insbesondere die 305°C Schmelztemperatur dieses Produkts, fügt er hinzu, „ermöglicht die Hochleistungseigenschaften anderer PAEK-Polymere bei niedrigerer Energie am Laser mit den richtigen Konsolidierungsgraden für die Luft- und Raumfahrt. Darüber hinaus tragen die extrem hohe Imprägnierung des UD-Tapes, die Konsistenz in Breite und Dicke und die großen Endloslängen ohne Spleiße zu einem schnellen Layup bei.“

Laut Myers wird dieses Produkt in mehreren automatisierten Prozessen, darunter AFP, automatisiertes Tapelegen (ATL) und Continuous Compression Moulding (CCM), auf die Herstellungseffizienz optimiert. „Während sich die Materialplattform noch in der Entwicklung befindet, gibt es ein neues Potenzial für große, hochleistungsfähige Strukturanwendungen, die in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden, in denen eine schnelle Fertigung/Großserienfertigung eine Schlüsselanforderung ist“, fügt er hinzu. „Wir müssen noch die Grenzen des Materials in traditionellen AFP/ATL-Verarbeitungsumgebungen finden.“

Diese Geschwindigkeit wird derzeit für die Konsolidierung außerhalb des Autoklaven (OOA) gemeldet, obwohl das Team laut Myers auch die In-situ-Verarbeitung in der Anlage von Electroimpact testet, „um porositätsfreie Laminate in einem Schritt herzustellen“. Dazu fügt Assadi hinzu:„In Bezug auf die Geschwindigkeit wird die in-situ-Konsolidierung durch die Materialkristallisation und Autohäsion begrenzt, um die erforderlichen Eigenschaften zu erreichen. Der Durchsatz-/Effizienzvorteil besteht natürlich darin, dass kein zusätzlicher Konsolidierungsschritt erforderlich ist.“

Victrex berichtet, dass ein Testprogramm, bei dem mehrere verschiedene Materialien verglichen wurden, gezeigt hat, dass das Victrex LMPAEK UD-Band die beste Leistung liefert und porositätsfreie Laminierungen erzeugt, einschließlich der maßlich gleichmäßigsten und gleichmäßigsten Faserverteilung im Harz.