AeroLas versnelt koolstofvezelgaarnproductie voor geavanceerde productie

AeroLas GmbH (München, Duitsland) heeft een spoinproces ontwikkeld waarbij discontinuë filamenten van koolstofvezel gecombineerd kunnen worden met een thermoplastische vezel om een gaarnmateriaal te creëren dat potentiële toepassing heeft in additieve productie, 3D-printen en andere composietproductieprocessen.

AeroLas' technologie is een afgeleide van traditionele spinnen, wat een ringsspinner gebruikt (zie foto). Michael Muth, uitvoerend directeur bij AeroLas, merkt op dat deze ringsspinner, gebruikt om 80 procent van de werelds gaarn te spinnen, incompatibel is met koolstofvezelfilamenten. De ring 'reiziger', die filamenten op een spoel (cop) in het midden van de ring leidt, is te scherp en zorgt ervoor dat koolstofvezelfilamenten breken.

Om dit probleem aan te pakken, keek AeroLas naar luchtlagertechnologie, die het bedrijf over meerdere decennia heeft ontwikkeld voor honderden industriële toepassingen. Een luchtlager, zoals de naam impliceert, vervangt traditionele metalen lagers door geperst lucht om een spatie te creëren tussen twee wrijvingsoppervlakken.

Met deze technologie herzag AeroLas de spoinring om een ring-in-een-ring ontwerp te creëren, met geperste lucht in de kloof tussen de twee om rotatie te faciliteren. Dit ontwerp maakt de noodzaak voor een traditionele reiziger overbodig en stelde AeroLas in staat om over te schakelen naar een gebogen, afgeronde reiziger die koolstofvezelfilamenten niet breekt (zie foto en video).

Muth zegt dat het bedrijf de afgelopen maanden heeft gewerkt met koolstofvezels van verschillende lengtes, gecombineerd met thermoplastische vezels, om de optimale vezellengte van het spoinproces te bepalen. Voorlopige resultaten, zegt hij, duiden erop dat de ideale koolstofvezelfilamentlengte ongeveer 80 millimeter is. Het bedrijf creëerde een prototypgaarn dat gehakte koolstofvezel combineerde met polyamide 6 (PA6) en bood monsters aan voor evaluatie door additieve fabrikanten. Voorlopige feedback, zegt Muth, is positief. Verder bracht AeroLas zijn materiaal naar de JEC World 2019 beurs in Parijs (12-14 maart) en ontving daar ook sterke interesse van materialenleveranciers en OEM's.

Muth zegt dat het proces technische vezel met elke thermoplastische vezel kan combineren, maar het overgrote deel van het werk van het bedrijf tot nu toe is met koolstofvezel. In het bijzonder ziet AeroLas zijn spoinproces als een ideaal doel voor gerecyclde koolstofvezels. Muth merkt op dat de meeste gerecyclde koolstofvezels geconverteerd worden naar een non-woven formaat dat, hoewel nuttig, geen voordeel haalt uit de mechanische eigenschappen die in de vezel beschikbaar zijn.

"Airbus en Boeing hebben veel schroot en ze hebben een oplossing nodig om het in een bruikbaar product te brengen", zegt Muth. "We noemen het eigenlijk liever upcycling, omdat ons proces de waarde van koolstofvezel behoudt door het in dezelfde richting georiënteerd te houden." Muth merkt ook op dat het gaarn flexibel is en de kleine buigradius het ideaal maakt voor 3D-printen.

De volgende stap voor AeroLas, zegt Muth, is industrialisatie en commercialisatie van de spointechnologie. Omdat gaarnspinnen buiten het bereik valt van AeroLas' kernactiviteiten, is het doel om een nieuwe bedrijfsentiteit te vormen, ingenieurs aan te werven en een productieschaal spoinmachine te bouwen. Dat zal echter substantiële investeringen vereisen, die Muth en zijn team momenteel zoeken bij geïnteresseerde investeerders.

Voor meer informatie, bezoek www.aerolas.de/en/main/textile_technology.htm of e-mail js@aerolas.de.