Solvay verlaagt prepreg-productiekosten met Cygnet Texkimp's vier-as filamentwinder

Composietmaterialen- en technologieleverancier Solvay (Alpharetta, Ga., VS) heeft een vier-as robotische filamentwindingmachine geïnstalleerd, ontworpen en gebouwd vezelverwerkings specialist en custom machinefabrikant Cygnet Texkimp (Cheshire, VK) om laag-kost prepregmateriaal en composietonderdelen te maken.

De op maat gemaakte windingmachine is geïnstalleerd op Solvays UK Application Centre, een R&O-faciliteit gevestigd in Heanor, waar het bedrijf nieuwe technologieën en processen ontwikkelt voor de adoptie van composieten in hoge-volume markten inclusief auto- en luchtvaart.

Hoge-snelheid, multi-laag preforms

De filamentwinder is ontworpen door Cygnet Texkimp om productie van grote composietmateriaalvellen, of preforms, mogelijk te maken, die gevormd kunnen worden met behulp van Solvays double diaphragm forming (DDF) technologie en compressievorming. Het doel is om kosteneffectieve exterieuronderdelen voor de auto-industrie te creëren, inclusief kapen en kofferbakdeksels.

"De machine die we ontwikkelden is, in feite, een semi-geautomatiseerde drumwinder," legt Cygnet Texkimp managing director Luke Vardy uit. "Maar in tegenstelling tot traditionele machines van dit type, is het in staat vezels in een veel breder bereik van hoeken te winden, wat klanten grotere flexibiliteit geeft in het afstemmen van materiaaleigenschappen binnen multi-laag preforms."

De winder is in staat om te winden met een vezelsnelheid van tot 100 meter/minuut en is gebouwd om een mandrel van 2,2 meter lengte bij 0,6 meter diameter te accommoderen, om preforms tot 2 vierkante meter te produceren. De afgeronde winding wordt van de mandrel gesneden en getrimd tot formaat met een geïntegreerde, automatische snij-eenheid voordat het getransporteerd wordt naar de volgende verwerkingsstap op een speciale overbrengingstafel.

"Cygnet Texkimp werkte nauw met ons samen om een hoog gecontroleerd en efficiënt proces te ontwikkelen dat veel van de arbeidsvereiste wegnemt en ons in staat stelt onze klanten te laten zien hoe ze koolstofvezelprepreg snel, kosteneffectief en competitief kunnen produceren met onze harsen en materialen," zei Richard Russell, Procesingenieur bij Solvay. "Voor de automarkt in het bijzonder is dit een heel interessante alternatieve manier om hoge-prestatie composietonderdelen in medium volumes te maken."

Constante spanning voor spread tow

De winder neemt droge vezels, of tows, van een geïntegreerde, vier-positie aangedreven creel, en voedt ze naar een applicatiekop. De aangedreven creel controleert de vezelspanning doorheen het proces. Dit zorgt voor consistente spreading ondanks variaties in vezelsnelheid die voorkomen doorheen het windingproces.

De vier tows worden over de applicatiekop gespreid om een 50-millimeter brede geconsolideerde blad of tape te creëren waarop Solvays harsysteem direct wordt aangebracht voordat het op de mandrel gelegd wordt.

Cygnet Texkimps ontwerp omvat een harsmeteringsysteem om Solvays geavanceerde harsen op het toepassingspunt te mengen, en daarmee het probleem van voorgemengde hars die voor toepassing uithardt of onder speciale condities opgeslagen moet worden, te elimineren.

Solvay heeft ook met BMW (München, Duitsland) samengewerkt om productie van een M4 GTS-kap te demonstreren met diaphragmvorming van filamentgewonden koolstofvezelpreforms.

Voor meer details, zie Solvays "Composites Materials for Automotive Applications" brochure (p. 7).