Antich & Sons revolutioneert 3D-geweven composiet-preform-productie met nieuwe draad-spintechniek

Stofproducent Antich and Sons (Huddersfield, VK) heeft een sprong in zijn productiemogelijkheid gemaakt om afgeronde 3D meervoudig geweven preforms te produceren voor geavanceerde composieten gebruikt in aerospace en automotive door een pioniersproject met de University of Sheffield Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC, Catcliffe, VK).

Antich and Sons' geavanceerde mogelijkheid is de culminatie van FABFORM, een driejarig project ondernomen met de AMRC en gefinancierd door Innovate UK, dat zich richtte op het ontwikkelen van de additionele methoden nodig om gestabiliseerde, near-net-shape preforms van variabele dikte te creëren. Deze preforms zullen reportedly efficiënt materiaalgebruik binnen een component mogelijk maken, de correcte grootte en vorm garanderen om in moulds te passen voor injectie van composiet-matrixhars, alsook eenvoudigere en robuustere handling en transport faciliteren.

Het bedrijfs hoofd research and development, Andy Smith, zegt dat ontwikkelingen in het stabiliseren en trimmen van 3D-geweven koolstofvezel-preforms met uniforme en variabele dikte een significante prestatie is voor het Huddersfield-gebaseerde bedrijf, wat het verder brengt dan de huidige state-of-the-art productiemogelijkheden.

“De variabele-dikte, stabilisatie- en trim-methoden ontwikkeld voor 3D-geweven materialen in FABFORM stellen een significante stap omhoog in de waardeketen voor,” zegt Smith. “Het brengt Antich van een wever van stof naar een fabrikant van geavanceerde composiet-preforms klaar voor de volgende stap in het productieproces.”

Smith merkt op dat ontwikkeling van sleutelprocessen nodig om 3D-geweven stoffen om te zetten in 'mould-klaar' preforms nog onvolwassen is in de VK-toeleveringsketen. Hij zegt dat de nieuwe ontwikkelingen door Antich and Sons grote waarde aan de markt toevoegen door productietechnologieën vooruit te helpen, productprestaties te verbeteren en productiemogelijkheden te stroomlijnen.

“In het verleden waren 3D-geweven preforms zwaar werk om voor mould-operaties voor te bereiden en waren ook geneigd tot achteruitgang bij hanteren en snijden,” zegt Smith. “Daarom voelden we dat het cruciaal was dat we, als wever, de technologie zowel tijdens als na het weven ontwikkelden om afgeronde, stabiele preforms te leveren die gemakkelijk door eindgebruikers gebruikt kunnen worden.

“De toegang tot de wereldklasse faciliteiten bij de University of Sheffield AMRC was een grote hulp bij het nemen van een wetenschappelijke benadering voor het beoordelen, down-selecteren en testen van de juiste technologieën alsook het ontwikkelen van de processen op industriële schaal, high-tech apparatuur.”

Chris McHugh, droge-vezel-ontwikkelingsmanager bij het AMRC Composietcentrum, zegt dat de ontwikkelingen bereikt via FABFORM de creatie van meer competitieve producten ondersteunen die lichter, stijver en sterker zijn, alsook helpen inkomstenstromen te diversifiëren, nieuwe banen te creëren en de vaardighedenbasis in composieten te vergroten.

Hij voegt toe: “De samenwerking tussen de AMRC en Antich and Sons heeft de gecombineerde geavanceerde technologieën en ervaring benut om 3D-weef-preforming-mogelijkheden voor VK-productie vooruit te helpen. De outputs van het project hebben het potentieel om significant nieuwe business en sterke export te genereren voor het VK, in cross-sector hoog-waarde productietoepassingen inclusief de sterke exportmarkten in automotive en aerospace.”

Smith zegt dat FABFORM een “uitstekende eerste stap” is geweest in het incorporeren van sleuteltechnologieën zoals dikte-afname, stabilisatie en randtrimmen die 3D-stof mechanisch converteren naar een bruikbare preform voor een composiet-mould-operatie.

Hij zegt dat de know-how van dit project ontwikkeld is door diverse preform-stabilisatietechnieken te onderzoeken en hun prestaties kwantitatief te beoordelen door meerdere testmethoden zoals rand-uitvloeiingstests en picture-frame-schaartests, om er een paar te noemen. Dit werd gevolgd door de vergelijking van een breed scala aan trimmingsmethoden van de preforms inclusief laser, waterstraal-snijden en ultrasoon-methoden.

“De capaciteit om geavanceerde en kant-en-klare preforms te leveren opent nieuwe wegen voor de ontwikkeling van alternatieve structurele en complexe materialen op de VK-markt, wat de creatie van meer competitieve producten mogelijk maakt,” voegt Smith toe. “Toekomstige kansen in markten zoals hernieuwbare energie (windturbinebladen), rail (lichaamsstructuur), industriële verwerking en defensie zullen langetermijnvoordelen bieden voor de bredere VK-composietsector.”

Met meer dan tien jaar expertise in composiet-onderzoek en -ontwikkeling, in gebieden zoals polymermatrix-composieten (PMC) en aluminiummatrix-composieten (AMC), zegt Antich and Sons dat het het bedrijf voortdrijft in nieuwe toepassingen voor zijn weeftechnologie.

Het bedrijf heeft een enkele rapier 3D-weefmachine verworven van Lindauer Dornier GmbH (Lindau, Duitsland), inclusief een Horizontal Take-Off (HTO) platform wat gezegd wordt de eerste van zijn soort in het VK te zijn. Dit HTO-platform stelt een continue afname van stof van de machine in een recht horizontale configuratie in, in plaats van om een rol, wat cruciaal is om vervorming bij dikke stoffen te voorkomen, en de basis vormt voor laagscheidingstechnieken die variabele dikte faciliteren, aldus het bedrijf. Mogelijkheid voor harsoverbrengmoulding (RTM) van prototypes is ook toegevoegd om ontwikkelcycli te versnellen.

Antich and Sons heeft van plan te exhiberen op Advanced Engineering en JEC World wanneer de conferenties terugkeren.