Victrex und Electroimpact erreichen 4.000 IPM AFP-Geschwindigkeiten mit thermoplastischen Kompositen

In einem Schritt Richtung Produktion großmaßstäblicher Luftfahrtkomponenten aus thermoplastischen Kompositen gaben der Polymerlösungsanbieter Victrex (Cleveleys, UK) und der Automatisierungs- und Werkzeugspezialist Electroimpact (Mukilteo, Washington, USA) kürzlich bekannt, dass sie Leggeschwindigkeiten von 4.000 Zoll pro Minute (IPM) mit Electroimpacts Automated Fiber Placement (AFP) Technologie und VICTREX AE 250 Low-Melt Polyaryletherketon (LMPAEK) Unidirektionalem (UD) Band erreicht haben.

Die Electroimpact AFP-Verarbeitungstechnologie wurde durch den Einsatz eines neuen Lasersystems verbessert; VICTREX AE 250 UD-Band ist ein Hochleistungs-Thermoplast-Komposit-Prepreg-Band, das von Victrex entwickelt wurde, um mechanische, physikalische und chemische Beständigkeitseigenschaften typisch für die Polyaryletherketon (PAEK) Polymerfamilie wie PEEK zu haben, aber mit einer 40 °C niedrigeren kristallinen Schmelztemperatur bei 305 °C.

"Die Bedeutung der Verarbeitung von thermoplastischem UD-Band bei 4.000 IPM Leggeschwindigkeiten mit [Electroimpacts] Variable Spot Size (VSS) Laser ist, dass Thermoplaste zum ersten Mal, soweit uns bekannt, Thermoset-Leggeschwindigkeiten erreichen können. Diese Entwicklungen können die Notwendigkeit der Autoklavenaushärtung eliminieren und bieten große, neue Durchsatzvorteile für Thermoplaste.", erklärt Michael Assadi, Chief Engineer bei Electroimpact.

Laut James Myers, Head of R&D bei Victrex, "ist die Low-Melt-Technologie der entscheidende Differenzierungsfaktor für die AFP-Optimierung. Die 305 °C Schmelztemperatur dieses Produkts ermöglicht insbesondere die Hochleistungseigenschaften anderer PAEK-Polymere bei niedrigerer Laserenergie, mit den richtigen Konsolidierungsniveaus für die Luftfahrt. Zudem sind die extrem hohe Imprägnierung des UD-Bands, Konsistenz in Breite und Dicke sowie lange kontinuierliche Längen ohne Spleißen Faktoren, die zur schnellen Lage beitragen."

Laut Myers wird dieses Produkt für Fertigungseffizienz in mehreren automatisierten Prozessen optimiert, einschließlich AFP, Automated Tape Laying (ATL) und Continuous Compression Molding (CCM). "Während die Materialplattform noch in Entwicklung ist, gibt es ein aufkommendes Potenzial für große, hochleistungsfähige Strukturapplikationen in anspruchsvollen Umgebungen, wo schnelle Fertigung/hohe Volumen ein Schlüsselkriterium sind. Wir haben die Grenzen des Materials in traditionellen AFP/ATL-Verarbeitungsumgebungen noch nicht gefunden."

Diese Geschwindigkeit wird derzeit für Out-of-Autoclave (OOA) Konsolidierung berichtet, wobei laut Myers das Team auch In-situ-Verarbeitung bei Electroimpact testet, "um porenfreie Laminate in einem Schritt zu erzeugen." Dazu fügt Assadi hinzu: "In puncto Geschwindigkeit ist In-situ-Konsolidierung durch Materialkristallisation und Autohesion limitiert, um erforderliche Eigenschaften zu erreichen. Der Durchsatz-/Effizienzvorteil ist natürlich, dass kein zusätzlicher Konsolidierungsschritt nötig ist."

Victrex berichtet, dass ein Testprogramm, das mehrere verschiedene Materialien verglich, zeigte, dass das Victrex LMPAEK UD-Band die beste Performance lieferte und porenfreie Laminate erzeugte, einschließlich der dimensionsmäßig gleichmäßigsten und gleichmäßigsten Faserverteilung im Harz.