德国订制化的纤维铺放(简称“TFP”)机器制造商ZSK公司最新开发的技术,令TFP生产过程得以改善,这意味着碳纤维复合材料能够在许多领域得到应用。
  “该TFP技术完全改变了我们对‘碳纤维复合材料如何有助于减重降本’的认知。” Elemental Motor公司的复合材料经理Peter Kent说,“我们发现,它很快就创造出了预成型件,成本低廉且非常耐用,这使得用在Elemental RP1汽车上的后车身结构足够坚韧,能够承受诸如各种石击带来的冲击,同时还拥有复杂的三维曲线形状。”
  目前,Shape集团已采用ZSK公司的技术开发了自己的TFP设备,并可实现大批量的生产。
  以用于纺织行业的技术为基础,Shape集团的TFP设备可以将碳纤维丝线或粗纱铺放到一个基体上,以制成一个“净形状”的二维预成型件。
  与依靠手工操作逐步构建碳纤维毡层的传统方法相比,该设备减少了浪费、操作步骤和复杂性。
  TFP设备的另一个优点是,在制作预成型件时,通过巧妙的纤维铺放和缝合,可在模具中呈现出复杂的三维形状。
  Shape集团专注于碳纤维复合材料的加工,并拥有一个专门设计和制造TFP部件的部门。该公司董事总经理Peter McCool介绍说,在他本人作为一级方程式赛车首席设计师的时代,该公司就有了使用TFP的动力。
  “传统的方法可能非常有限,这不仅体现在设计和成本方面,还体现在材料性能上——它易碎,不能承受冲击和磨损。我确信,一定会有更好的方法。” McCool发现,ZSK公司的TFP解决方案是完全适合的方法:“这是一种可扩展的、灵活的且低成本的技术,它为碳纤维复合材料带来了很多新的应用机遇。ZSK力求使工艺高效,生产再现性好并实现内在的质量控制。”
  传统的碳纤维复合材料生产方法涉及复杂的切割和手工铺层过程,这使得碳纤维在被使用前就浪费了1/3。由于碳纤维在纤维方向上最强,因此准确的定位对于获得强大的部件至关重要。
  “手工铺层属于劳动密集型操作,且易于出错,因此,当考虑部件的强度时,结果是次优的,这导致了使用超多层的过度设计。”McCool解释说,“然而,TFP 允许我们准确地排列纤维以优化强度,从而能够承受作用在部件上的载荷,同时加速开发和制造过程。”
  Peter Kent赞成说:“与Shape集团一起,我们已经能够利用TFP来设计一种车身部件,它可以是一种结构件、搬运车身和后置行李箱,而且提供了非常好的空气动力性能。”
  该TFP技术包括使用一种热塑性树脂,它有助于克服传统上与碳纤维相关的脆性。
  当提及生命周期结束后的回收利用时,该树脂还提供了显著的优势,因为碳纤维可以在大约300℃下熔化而从受热的部件中分离出来并得到回收利用,而不是进入垃圾填埋场。
  
由TFP制成的复合材料后车身承载了包括来自RP1后翼的下压力在内的许多载荷
  正如Peter Kent所证明的,这项技术能够创造出比热固性材料更坚韧的材料。“我们从一款开发的汽车中取出一个部件进行检查,其上没有产生印痕。” 他总结说,“在Elemental公司,令我们印象非常深刻的是,利用TFP,可以制造许多碳纤维的零部件,这真是太激动人心了。”
橡塑装备平台摘编自:PT现代塑料
(R-12)