Victrex, Electroimpact bereiken thermohardende AFP-snelheden met behulp van thermoplasten

Fotocredit:Victrex

In een stap in de richting van de productie van grootschalige lucht- en ruimtevaartcomponenten van thermoplastische composieten, hebben Victrex (Cleveleys, VK) leverancier van polymeeroplossingen en automatiserings- en gereedschapsspecialist Electroimpact (Mukilteo, Wash., VS) onlangs aangekondigd dat ze neerlegsnelheden van 4.000 inch hebben bereikt per minuut (IPM) met behulp van Electroimpact's geautomatiseerde vezelplaatsing (AFP) technologie en VICTREX AE 250 laagsmeltende polyaryletherketon (LMPAEK) unidirectionele (UD) tape.

De Electroimpact AFP-verwerkingstechnologie is verbeterd met de inzet van een nieuw laserverwarmingssysteem; VICTREX AE 250 UD-tape is een hoogwaardige thermoplastische composiet prepreg-tape die is ontworpen door Victrex om mechanische, fysische en chemische weerstandseigenschappen te hebben die typerend zijn voor de polyaryletherketon (PAEK) polymeerfamilie, zoals PEEK, maar met een 40°C lagere kristallijne smelttemperatuur, bij 305°C.

"Het belang van het verwerken van thermoplastische UD-tape met een oplegsnelheid van 4.000 IPM met [Electroimpact's] Variable Spot Size (VSS) Laser is, voor de eerste keer dat we weten, dat thermoplasten in staat zijn om thermohardende oplegsnelheden te bereiken. Deze ontwikkelingen kunnen helpen om de noodzaak voor autoclaafuitharding te elimineren en bieden grote en nieuwe doorvoervoordelen voor thermoplasten.” legt Michael Assadi, hoofdingenieur bij Electroimpact, uit.

Volgens James Myers, hoofd R&D bij Victrex, "is de low-melt-technologie de belangrijkste onderscheidende factor bij het optimaliseren voor AFP." Met name de smelttemperatuur van 305 °C van dit product, voegt hij eraan toe, "maakt de hoogwaardige eigenschappen van andere PAEK-polymeren mogelijk bij lagere energie op de laser, met de juiste consolidatieniveaus voor de ruimtevaart. Bovendien dragen de extreem hoge impregnatie van de UD-tape, de consistentie in termen van breedte en dikte en lange ononderbroken lengtes zonder splitsingen bij aan een snelle lay-up.”

Volgens Myers wordt dit product geoptimaliseerd voor productie-efficiëntie in verschillende geautomatiseerde processen, waaronder AFP, Automatic Tape Lay (ATL) en Continuous Compression Molding (CCM). "Terwijl het materiaalplatform nog in ontwikkeling is, is er een opkomend potentieel voor grote, krachtige structurele toepassingen die werken in veeleisende omgevingen waar productie op hoge snelheid/grote volumes een belangrijke vereiste is", voegt hij eraan toe. "We moeten de beperkingen van het materiaal in traditionele AFP/ATL-verwerkingsomgevingen nog ontdekken."

Dit snelheidsniveau wordt momenteel gerapporteerd voor consolidatie buiten de autoclaaf (OOA), hoewel het team volgens Myers ook in-situ verwerking aan het testen is in de faciliteit van Electroimpact, "om in één stap porositeitvrije laminaten te maken." Assadi voegt hieraan toe:"In termen van snelheid wordt in-situ consolidatie beperkt door de materiaalkristallisatie en autohesie om de vereiste eigenschappen te bereiken. Het doorvoer-/efficiëntievoordeel is natuurlijk dat er geen extra consolidatiestap is.”

Victrex meldt dat een testprogramma waarin verschillende materialen werden vergeleken, aantoonde dat de Victrex LMPAEK UD-tape de beste prestaties leverde en porositeitvrije lamineringen produceerde, inclusief de meest dimensionaal uniforme en gelijkmatige verdeling van vezels in de hars.