Victrex en Electroimpact halen 4.000 IPM AFP-snelheden met thermoplastische composieten

Foto: Victrex

In een stap naar de productie van grootschalige luchtvaartcomponenten uit thermoplastische composieten, hebben polymere oplossingenleverancier Victrex (Cleveleys, VK) en automatiserings- en toolingspecialist Electroimpact (Mukilteo, Washington, VS) onlangs aangekondigd dat ze legsnelheden van 4.000 inch per minuut (IPM) hebben bereikt met behulp van Electroimpact's geautomatiseerde vezelplaatsing (AFP) technologie en VICTREX AE 250 laag-smelt polyaryletherketon (LMPAEK) unidirectionele (UD) band.

De Electroimpact AFP-verwerkingstechnologie is verbeterd met de implementatie van een nieuw lasersysteem; VICTREX AE 250 UD-band is een hoogpresterende thermoplastische composiet prepreg-band die door Victrex is ontworpen om mechanische, fysieke en chemische weerstandseigenschappen te hebben die typisch zijn voor de polyaryletherketon (PAEK) polymere familie, zoals PEEK, maar met een 40°C lagere kristijne smelttemperatuur, namelijk 305°C.

"De significantie van het verwerken van thermoplastische UD-band bij 4.000 IPM legssnelheden met [Electroimpact's] Variable Spot Size (VSS) Laser is, voor zover we weten, de eerste keer dat thermoplasten in staat zijn om thermohardende legssnelheden te halen. Deze ontwikkelingen kunnen helpen de noodzaak voor autoclave curen te elimineren, en bieden grote, en nieuwe, doorvoordeelen voor thermoplasten." legt Michael Assadi, chief engineer bij Electroimpact, uit.

Volgens James Myers, hoofd van R&D bij Victrex, "De laag-smelt technologie is het cruciale verschil in optimalisatie voor AFP." De 305°C smelttemperatuur van dit product, in het bijzonder, voegt hij toe, "stelt de hoogpresterende eigenschappen van andere PAEK-polymeren in bij lagere energie op de laser, met de juiste consolidatieniveaus voor luchtvaart. Bovendien zijn de UD-band's extreem hoge impregnering, consistentie in termen van breedte en dikte en lange continue lengtes zonder splitsingen factoren die bijdragen aan snelle leging."

Volgens Myers wordt dit product geoptimaliseerd voor productie-efficiëntie in verschillende geautomatiseerde processen, inclusief AFP, geautomatiseerde bandleggen (ATL) en continue compressievorming (CCM). "Hoewel het materiaalplatform nog in ontwikkeling is, is er een opkomend potentieel voor grote, hoogpresterende structurele toepassingen die opereren in veeleisende omgevingen waar snelle-snelheid/hoge-volume productie een belangrijke eis is," voegt hij toe. "We hebben nog de beperkingen van het materiaal in traditionele AFP/ATL-verwerkingsomgevingen niet gevonden."

Dit snelheidsniveau wordt momenteel gerapporteerd voor out-of-autoclave (OOA) consolidatie, hoewel volgens Myers het team ook in-situ verwerking op Electroimpact's faciliteit test, "om porositeitsvrije laminaten in één stap te creëren." Hierbij voegt Assadi toe: "Wat snelheid betreft, is in-situ consolidatie beperkt door de materiaalkristallisatie en autohesie om de vereiste eigenschappen te bereiken. Het doorvoer/efficiëntievoordeel is natuurlijk dat er geen additionele consolidatiestap is."

Victrex rapporteert dat een testprogramma dat verschillende materialen vergelijk, heeft gedemonstreerd dat de Victrex LMPAEK UD-band de beste prestaties leverde, producerend porositeitsvrije laminaties, inclusief de meest dimensionaal uniforme en gelijkmatige verdeling van vezel in de hars.