Electroimpact, Toray, Janicki geavanceerde technologieën voor snelle, grootschalige fabricage van thermoplastische onderdelen

Een gezamenlijke ontwikkeling tussen Electroimpact (Mukilteo, Wash., VS), Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Californië, VS) en Janicki Industries (Sedro-Woolley, Wash., VS) heeft naar verluidt een sprong voorwaarts gemaakt in de fabricage van grote onderdelen van thermoplastisch composiet. Het project heeft geresulteerd in de ontwikkeling van geautomatiseerde, kosteneffectieve verwerkingstechnologieën die grootschalige thermoplastische onderdelen kunnen vervaardigen met hoge depositiesnelheden tot 4.000 inch (100 meter) per minuut.

High-speed geautomatiseerde vezelplaatsingsapparatuur (AFP) van Electroimpact is verbeterd voor het verwerken van thermoplastische materialen met een Variable-Spot-Size Laser-verwarmingssysteem. Dit systeem maakt gebruik van een groot bereik aan verwerkingstemperaturen voor robuuste procescontrole over afzonderlijke slepen om zware contouren aan te kunnen, terwijl thermoplastische composietonderdelen kunnen worden gerepareerd tijdens AFP-layup, waardoor het risico op verspilling tijdens de fabricage van onderdelen wordt verminderd.

Partners merken op dat verwerkingssnelheden tot 4.000 IPM (100 meter per minuut) zijn bereikt met lichte of zware tack-niveaus om onderdeelgeometrie te garanderen. "Wanneer deze verbeteringen worden gecombineerd met verhoogde AFP-betrouwbaarheid, in-process, realtime inspectie- en onderhoudsintervallen, verhoogt de resulterende AFP 4.0-verwerking de huidige productiviteit met vier tot zes keer", zegt Michael Assadi, hoofdingenieur bij Electroimpact.

Om de productie-efficiëntie te maximaliseren, wordt de AFP-lay-up direct gevormd op een out-of-autoclave (OOA), verwarmd lay-up tooling-systeem, ontwikkeld door Janicki Industries, dat vervolgens volledig in-situ wordt geconsolideerd. , het bereiken van een volledige thermische procescyclus in minder dan een uur. Het gereedschapssysteem is ontworpen voor schaalbaarheid om onderdelen op te nemen die te groot zijn voor traditionele verwarmde perstoepassingen en zou aanzienlijk snellere cyclustijden bereiken dan autoclaven bij hoge temperaturen.

"De sleutel tot deze technologie is snelle verwarmings- en afkoelsnelheden met uniformiteit van rand tot rand gedurende het hele proces", zegt Todd Chace, directeur onderzoek en ontwikkeling bij Janicki, "volledige consolidatie onder druk van alleen vacuümzakken [VBO] wordt bereikt door het regelen van de belangrijkste stadia van smelten, vloeien en kristallisatie met nauwkeurige temperatuurregeling.”

Toray Cetex TC1225 low-melt PAEK (LMPAEK) unidirectionele tape van Toray Advanced Composites werd geselecteerd om de verwerking verder te optimaliseren. TC1225 LMPAEK heeft bewezen de beste impregnatieniveaus in zijn klasse te vertonen en maakt de productie van zeer consistente, kwaliteitsonderdelen mogelijk, terwijl het ook de noodzaak elimineert om vezelbundels tijdens de consolidatiecyclus te bevochtigen, waardoor naar verluidt OOA-verwerking mogelijk is met bijna nul porositeit. Gecombineerd met een relatief lage verwerkingstemperatuur in vergelijking met andere PAEK-gebaseerde systemen, maakt Toray Cetex TC1225 LMPAEK ook een hogere layup-snelheid mogelijk terwijl vergelijkbare mechanische eigenschappen worden bereikt.

“Elk van deze technologieën betekent afzonderlijk een stap voorwaarts in de verwerking van thermoplastische composieten. Gecombineerd wordt een grote sprong voorwaarts gemaakt in grootschalige, snelle fabricage van onderdelen, wat het belang van partnerschap in de hele waardeketen onderstreept om de acceptatie van thermoplastische composieten in de industrie te bevorderen”, besluit Steve Cease, VP technologie en strategische marketing bij Toray Advanced Composites .