美國(guó)Tailored Innovations公司的創(chuàng)始人Tommy Fristedt介紹說(shuō)，訂制纖維鋪放（tailored fiber placement，簡(jiǎn)稱‘TFP’）的第一個(gè)汽車復(fù)合材料應(yīng)用，是15年前在布加迪威龍發(fā)動(dòng)機(jī)支架上的應(yīng)用，現(xiàn)在已有超過(guò)100臺(tái)的TFP機(jī)器（由工業(yè)刺繡設(shè)備演變而來(lái)）被安裝在歐洲和亞洲，用于預(yù)成型復(fù)合材料。
德國(guó)Tajima/Filacon Systems擁有出售該機(jī)器的許可證。
“TFP允許將纖維定向?yàn)椴恢皇侵本€的形狀。比如，用作附件的孔和硬點(diǎn)的增強(qiáng)材料。它可以在一系列的絲束大小中使用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和聚合物纖維。”Fristedt說(shuō)，“我們已對(duì)來(lái)自橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高達(dá)610K的重纖維進(jìn)行了加工。當(dāng)然，這必須與‘如何實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂浸漬以獲得良好的預(yù)成型件設(shè)計(jì)’的相關(guān)知識(shí)相結(jié)合。”
德國(guó)不萊梅電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)（簡(jiǎn)稱“FIBRE”）的研究工程師Patrick Schiebel，已采用TFP工作了12年，現(xiàn)在正在采用單一的熱塑性材料作為增強(qiáng)材料以及采用縫編纖維來(lái)開(kāi)發(fā)預(yù)成型件。
“我們已生產(chǎn)出了負(fù)載優(yōu)化的預(yù)成型件，它能夠在熱成型中快速生產(chǎn)出部件。”他解釋說(shuō)，“采用TFP制成的空客A350窗框預(yù)成型件，用RTM需要加工4個(gè)小時(shí)，但采用熱塑性塑料只需要半小時(shí)。”
這些預(yù)成型件也可以得到包覆成型，以將軸套、肋和連接點(diǎn)等集成到最終部件中。
“利用這項(xiàng)技術(shù)，我們已采用英國(guó)Victrex公司的PEEK和PAEK制成了預(yù)成型件。”Schiebel說(shuō)。
他指出，預(yù)固結(jié)的預(yù)成型件必須再次得到加熱，以在與包覆成型的塑料之間獲得良好的界面。采用熔融溫度較低的PAEK作為預(yù)成型件以及采用PEEK包覆成型，效果很好。
“你也可以采用PA6和PA66。”Schiebel補(bǔ)充道，他還介紹了如何制作擁有彎曲路徑的預(yù)成型件以及直徑10mm的預(yù)成型件。
如上圖所示，英國(guó)Shape Machining公司也正在采用TFP來(lái)生產(chǎn)熱塑性復(fù)合材料的預(yù)成型件。
“我們的技術(shù)來(lái)自于與斯圖加特大學(xué)的合作。”Shape Machining公司董事總經(jīng)理Peter McCool說(shuō)，其公司正在采用來(lái)自英國(guó)Coats公司的SYNERGEX混合纖維來(lái)生產(chǎn)ShapeTex預(yù)成型件。
該公司最常用的材料是：將碳纖維/聚酰胺用于汽車行業(yè)，將碳纖維/PEEK用于航空工業(yè)，將碳纖維/聚丙烯用于娛樂(lè)領(lǐng)域。
如上圖所示，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)是基于縫編，因此需要一個(gè)襯底（substrate），但McCool堅(jiān)持說(shuō)，有許多選項(xiàng)可用，包括薄纖維網(wǎng)格布、回收的纖維網(wǎng)格布或任何一種織物。
這些襯底的一些可以在樹(shù)脂傳遞模塑前被沖洗掉，或者在對(duì)混合的層壓材料進(jìn)行熱壓的過(guò)程中熔化掉。
憑借在一級(jí)方程式賽車和碳纖維預(yù)浸料中的應(yīng)用背景，McCool非常贊賞TFP能夠只在確切需要的地方排列纖維的能力。
“因?yàn)闊o(wú)需對(duì)織物進(jìn)行修剪或裁切，因此浪費(fèi)很少。”他說(shuō)，“憑借我們先進(jìn)的有限元（FEA）能力，我們?cè)陂_(kāi)發(fā)有效的預(yù)成型件方面變得非常智能。”
該公司正在為航空工業(yè)擴(kuò)大一條自動(dòng)化的生產(chǎn)線，以及為汽車工業(yè)擴(kuò)大另一條自動(dòng)化的生產(chǎn)線。
對(duì)于后者，該公司正在啟動(dòng)一個(gè)項(xiàng)目，目標(biāo)是每年15000個(gè)部件。每一臺(tái)機(jī)器都標(biāo)配有12個(gè)完全相同的縫合頭，這使之能夠同時(shí)生產(chǎn)出12個(gè)預(yù)成型件。
“我們還能夠鋪放更大的絲束以實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量。”他說(shuō)，Shape Machining公司已經(jīng)證明了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)部件的熱壓能力。“我們大量的調(diào)查驚人地顯示出，市場(chǎng)對(duì)于‘能夠以工業(yè)化的且最大程度減少浪費(fèi)的方式，生產(chǎn)出最佳復(fù)合材料部件’的能力有著廣泛的興趣。”McCool指出。
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