Clean Sky 2 IMCOLOR-project ontwikkelt geïntegreerd productieproces voor lichtgewicht productontwerp

Een recent Clean Sky 2-project, IMCOLOR, zou een nieuw productieproces hebben ontwikkeld dat een multi-shot spuitgietproces combineerde met de integratie van continue koolstofvezelversterkingen. Samen met het gebruik van een vervangbaar zoutkernmateriaal (dat bestand is tegen injectiebelastingen), werd een lichtgewicht, milieuvriendelijk onderdeel van de luchtcyclusmachine geproduceerd.

Volgens betrokken partners ontstond de synergie tussen spuitgieten en thermoplastische geautomatiseerde vezelplaatsingen met in-situ consolidatie (TP-AFPisc) zal toekomstige ontwerpen mogelijk maken die lichtgewicht zijn, maar toch op een hoog mechanisch niveau presteren, met geautomatiseerde, gemakkelijk te reproduceren productietechnieken. Er wordt gezegd dat de TP-AFPisc verschilt van de huidige state-of-the-art procedures, waarbij composietstructuren doorgaans worden gebouwd in procesketens. Verder merken partners op dat de vezelarchitectuur precies is aangepast aan de behoeften van de gebruiker door gebruik te maken van door TP-AFPisc gefabriceerde inzetstukken, de inspanning bij het trimmen van composietonderdelen wordt geminimaliseerd en afval wordt verminderd.

Volgens Clean Sky vloeien er meerdere extra voordelen voort uit deze nieuwe procedure. Er zijn bijvoorbeeld geen behandelingen met zeswaardige chroomionen (Cr6+) - de meest giftige vorm van chroom, die negatieve milieueffecten heeft - nodig in het productieproces. Verder zullen door de integratie van thermoplastische materialen onderdelen die uit dit proces worden geproduceerd de efficiëntie verhogen, brandstof en emissies verminderen, recyclebaar zijn en milieuvriendelijke proceshulpmiddelen behouden.

Enkele van de uitdagingen waarmee het IMCOLOR-project werd geconfronteerd, waren het vinden van een geschikt holteontwerp en injectieparameters voor het inkapselen van inzetstukken van koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP) in het spuitgietpolymeer. Volgens projectpartners was het ook moeilijk om een ​​geschikte materiaalcombinatie te vinden om een ​​goede binding tussen de CFRP-inserts en polymeren te vergemakkelijken. CFRP-inserts moesten ook correct worden bevestigd tijdens de hogedrukinjecties, zodat er geen vervorming of verkeerde uitlijning optrad.

Een onverwachte bevinding was out-of-plane rimpeldefecten op 23-laags inzetstukken (3 millimeter dikte) op het modelonderdeel. Partners denken dat dit waarschijnlijk te wijten was aan de speling tussen de vormkern en het inzetstuk. Dit effect trad echter niet op voor de 70-laags inzetstukken (10 millimeter dikte) van het demonstratiedeel.

De vervolgstappen voor de topicmanager zijn verder onderzoek naar de nieuwe materiaalcombinatie en beoordeling van het nieuwe proces in eigen beheer. Het consortium gaat ook de potentie van zoutkernen voor composietproductie en metaalgietprocessen onderzoeken, zowel in eigen huis als in vervolgprojecten.

Partners die bij dit project betrokken waren, waren onder meer Liebherr Aerospace Toulouse SAS (Haute-Garonne, Frankrijk), de Technische Universitaet Muenchen (TUM, Duitsland), ThermoPlastic composites Research Centre (TPRC, Enschede, Nederland), Apppex GmbH (München, Duitsland) en Fischer Advanced Composietcomponenten (FACC, Ried im Innkreis, Oostenrijk). De totale EU-bijdrage was € 254 775.