Antich and Sons ontwikkelen composietgarenspintechniek voor 3D-geweven preformproductie

Stoffenproducent Antich and Sons (Huddersfield, VK) heeft een stapsgewijze verandering bereikt in zijn productiecapaciteit om afgewerkte 3D meerlaagse geweven preforms te produceren voor geavanceerde composieten die worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie via een baanbrekend project met het Advanced Manufacturing Research Center van de University of Sheffield (AMRC, Catcliffe, VK)

De geavanceerde capaciteit van Antich and Sons is het hoogtepunt van FABFORM, een driejarig project dat is uitgevoerd met het AMRC en gefinancierd door Innovate UK, dat zich richtte op de ontwikkeling van de aanvullende methoden die nodig zijn om gestabiliseerde, bijna netvormige voorvormen met variabele dikte te creëren. Deze preforms zullen naar verluidt een efficiënt gebruik van materiaal in een component mogelijk maken, zorgen voor de juiste maat en vorm om in mallen te vallen die worden gebruikt voor injectie van composietmatrixhars, evenals een eenvoudigere en robuustere hantering en transport vergemakkelijken.

Het hoofd van onderzoek en ontwikkeling van het bedrijf, Andy Smith, zegt dat de ontwikkelingen in het stabiliseren en trimmen van 3D-geweven koolstofvezelvoorvormen met uniforme en variabele diktes een belangrijke prestatie zijn voor het in Huddersfield gevestigde bedrijf, waardoor het verder gaat dan de huidige staat van geavanceerde productiemogelijkheden.

"De variabele dikte-, stabilisatie- en trimmethoden die zijn ontwikkeld voor 3D-geweven materialen in FABFORM zorgen voor een aanzienlijke stap in de waardeketen", zegt Smith. "Het maakt Antich van een wever van stof tot een fabrikant van geavanceerde composietvoorvormen die klaar zijn voor de volgende stap in het productieproces."

Smith merkt op dat de ontwikkeling van de belangrijkste processen die nodig zijn om 3D-geweven stoffen om te zetten in 'mold ready'-preforms, nog in de kinderschoenen staat in de toeleveringsketen van het VK. Hij zegt dat de nieuwe ontwikkelingen van Antich and Sons van grote waarde zijn voor de markt door de productietechnologieën vooruit te helpen, de productprestaties te verbeteren en de productiecapaciteiten te stroomlijnen.

"In het verleden waren 3D-geweven preforms hard werken om voor te bereiden op gietbewerkingen en waren ze ook onderhevig aan verslechtering wanneer ze werden gehanteerd en gesneden", zegt Smith. "Daarom vonden we het cruciaal dat we als wever de technologie zowel tijdens als na het weven ontwikkelden om afgewerkte, stabiele preforms te leveren die gemakkelijk door eindgebruikers kunnen worden gebruikt.

“De mogelijkheid om toegang te krijgen tot de faciliteiten van wereldklasse aan de Universiteit van Sheffield AMRC was een grote hulp bij het nemen van een wetenschappelijke benadering voor het beoordelen, down-selecteren en testen van de juiste technologieën, evenals het ontwikkelen van de processen op industriële schaal, high-tech apparatuur .”

Chris McHugh, ontwikkelingsmanager droge vezels bij het AMRC Composite Centre, zegt dat de ontwikkelingen die door FABFORM zijn bereikt, de creatie van meer concurrerende producten ondersteunen die lichter, stijver en sterker zijn, en ook helpen bij het diversifiëren van inkomstenstromen, het creëren van nieuwe banen en het vergroten van de vaardighedenbasis in composieten.

Hij voegt eraan toe:"De samenwerking tussen het AMRC en Antich and Sons heeft gebruik gemaakt van de gecombineerde geavanceerde technologieën en ervaring die beschikbaar zijn om de 3D-voorvormmogelijkheden voor weven voor de Britse productie te verbeteren. De resultaten van het project hebben het potentieel om aanzienlijke nieuwe business en een sterke export voor het VK te genereren, in sectoroverschrijdende hoogwaardige productietoepassingen, waaronder de sterke exportmarkten in de auto- en ruimtevaart."

Smith zegt dat FABFORM "een uitstekende eerste stap" is geweest in het integreren van belangrijke technologieën zoals het taps toelopen van de dikte, stabilisatie en randafwerking die 3D-stof mechanisch omzetten in een bruikbare voorvorm voor een composietgietbewerking.

Hij zegt dat de knowhow van dit project is ontwikkeld door verschillende preform-stabilisatietechnieken te onderzoeken en hun prestaties kwantitatief te beoordelen door middel van meerdere testmethoden, zoals randrafeltests en afschuiftests voor fotolijsten, om er maar een paar te noemen. Dit werd gevolgd door de vergelijking van een breed scala aan trimmethoden van de preforms, waaronder laser-, waterstraalsnijden en ultrasone methoden.

"De mogelijkheid om geavanceerde en gebruiksklare preforms te leveren, opent nieuwe wegen voor de ontwikkeling van alternatieve structurele en complexe materialen op de Britse markt, waardoor meer concurrerende producten kunnen worden gecreëerd", voegt Smith toe. "Toekomstige kansen in markten zoals hernieuwbare energiebronnen (windturbinebladen), spoor (carrosseriestructuur), industriële verwerking en defensie zullen op lange termijn voordelen opleveren voor de bredere Britse composietsector."

Met meer dan tien jaar expertise op het gebied van onderzoek en ontwikkeling van composieten, op gebieden als polymeermatrixcomposieten (PMC) en aluminiummatrixcomposieten (AMC), zegt Antich and Sons dat het het bedrijf blijft stimuleren naar nieuwe toepassingen voor zijn weeftechnologie.

Het bedrijf heeft een enkele rapier 3D-weefmachine gekocht van Lindauer Dornier GmbH (Lindau, Duitsland), inclusief een Horizontal Take-Off (HTO)-platform dat naar verluidt de eerste in zijn soort in het VK is. Dit HTO-platform maakt een continue trek de stof van de machine in een rechte horizontale configuratie, in plaats van rond een rol, wat essentieel is om vervorming bij dikke stoffen te voorkomen, en vormt de basis voor laagscheidingstechnieken die variabele diktes mogelijk maken, zegt het bedrijf. De mogelijkheid voor harstransfergieten (RTM) van prototypes is ook toegevoegd om ontwikkelingscycli te versnellen.

Antich and Sons zijn van plan om te exposeren op Advanced Engineering en JEC World wanneer de conferenties terugkeren.