Driejarig onderzoek leidt tot geoptimaliseerde CFRTP prepreg productie

Na drie jaar onderzoek en tests en een budget van €6,5 miljoen, heeft het wetenschappelijke team van IRT Saint Exupéry (Toulouse, Frankrijk) onderzoeksinstituut en leden van het METEOR project (coMpEtitive ThErmOplastic pRpreg) een studie voltooid voor de geoptimaliseerde productie van high-performance thermoplastische prepregs met veelbelovende resultaten.

Projectdoelstellingen

Het METEOR project werd geboren uit de wens van luchtvaartgroep GIFAS (Groupement des Industries Françaises Aéronautiques et Spatiales, Parijs Frankrijk) om de kwaliteit en kosten van productie van high-performance composieten te optimaliseren van competitieve thermoplastische half-fabrikaten die 100% afkomstig zijn van de Franse toeleveringsketen en geconsolideerd kunnen worden door out-of-autoclave (OOA) processen.

Hieruit was METEOR's missie om alle stappen van de waardeketen te identificeren, ontwikkelen en optimaliseren — en dus de kosten en energie van prepreg productie te verlagen — leidend tot carbon fiber-versterkte thermoplasten (CFRTP) voor applicaties op luchtvaartstructuren op industriële schaal, gezegd een onderontwikkeld terrein. Stadia van het project omvatten de synthese en micronisatie van polyetherketoneketone (PEKK), de impregnerie van diverse vezelversterkingen en drapen en consolidatie OOA, om er een paar te noemen.

Resultaten en volgende stappen

Volgens METEOR wijzen veelbelovende resultaten erop dat de overgang naar industriële schaal binnenkort mogelijk zal zijn. Vanaf hier zal IRT Saint Exupéry haar expertise blijven bijdragen in een tweede fase, die nieuwe tests zal vereisen om het begrip en de controle van de productie van CFRTP prepregs verder te verfijnen.

Samenwerking en bijdragen

Het uitgevoerde werk was gebaseerd op specificaties geleverd door Airbus (Toulouse, Frankrijk) en uitwisselingen tussen alle projectleden. Arkema (Colombes, Frankrijk) kon bijvoorbeeld diverse technologische barrières wegnemen om de synthese processen van de PEKK hars te optimaliseren, waardoor het wetenschappelijke team de perspectieven voor technische ontwikkeling op industriële schaal kon benadrukken. SDTech (Alès, Frankrijk) identificeerde en beheerste micronisatie voor de grondstof, wat geoptimaliseerde poeders leverde voor de impregnerieprocessen.

Vergelijkbare collaboratieve uitwisselingen tussen IRT Saint Exupéry, Hexcel Composites (Stamford, Connecticut, VS), Chomarat (Le Cheylard, Frankrijk) en Porcher Industries (Erbach, Duitsland) hebben het begrip van wat tijdens vezel impregnerie en consolidatie wordt tegengekomen verder uitgebreid, en consequent, op het optimaliseren van de morfologie van de prepregs noodzakelijk voor de realisatie van composieten. Hutchinson (Parijs, Frankrijk) begeleide alle testcampagnes door onder andere de karakterisering van de geproduceerde composieten uit te voeren, om de elementen nodig voor hun begrip en optimalisatie te leveren.

Ten slotte werden twee proefschriften uitgevoerd met de ICA en het CNRT Matériaux (Caen, Frankrijk) onderzoeksinstituut. Het doel van de proefschriften was om het begrip van bepaalde fasen van de prepreg productie te verfijnen:

• "Study of the impregnation of wicks by an aqueous thermoplastic polymer suspension. Application to the development of prepreg ribbons" (CNRT Matériaux).
• "Modeling of the melting/impregnation phase. Application on a pilot impregnation line" (ICA).

Na oven consolidatie en het presenteren van een prestatieniveau volgend de technische eisen van de luchtvaartsector, is het METEOR project gerapporteerd grotendeels de uitdaging aangegaan die GIFAS lanceerde.