CAMX 2018 Highlights: Snijden-Edge Innovaties Onthuld

Ik ga deze CAMX 2018 highlights eigenlijk in een andere volgorde behandelen, beginnend met een nieuw thermoplastisch composietmateriaal op de tentoonstelling.

TEXIM thermoplastische prepreg

Inman Mills (Inman, SC, VS) toonde TEXIM thermoplastische prepreg, gemaakt van zijn gepatenteerde kern draad producten, waar een versterkingsvezelkern (bijv. glasvezel) ingesloten is in gesponnen thermoplastische (TP) staplevezels. In de foto rechtsboven ziet u waar de TP-huls fysiek teruggeduwd is, wat de glasvezelkern benadrukt. De TP-huls kan gemaakt worden van polypropyleen, polyetheen, polyesters, nylon, polycarbonaat, polyetherimide, polyfenyleensulfied of elk ander TP-polymer dat geëxtrudeerd kan worden tot een fijn staplevezel. De verhouding van TP-huls tot versterkingsvezel kan afgestemd worden op composietbehoeftes en de composiet kerndraden zijn gemakkelijk te verwerken via weven, breien of andere textielprocessen.

TEXIM kan lagere kosten bieden vs. andere thermoplastische prepregs door minder verwerkingsstappen – bestaande uit alleen vezelproductie en textielverwerking – en rapporteert goede consolidatie met verbeterde drape en dieptetrek vormconformiteit. TEXIM glas- en thermoplastische prepreg-stoffen kunnen op maat besteld worden voor een specifieke dikte, dankzij multi-laag weefcapaciteit, en zijn ook beschikbaar met derde of vierde componenten, zoals aramide filamenten voor impactsweerstand.

Gebogen pultrusie voor automobiel

In mijn vorige blog over CAMX 2018 toonde ik L&L Products' lancering van Continuous Composite Structures (CCS) pultrusies voor automobielcomponenten. Dit rapport is een tweede knik naar groei in pultrusies voor automobiel, maar via gebogen structuren. Thomas Technik & Innovation toonde zijn Radius Pultrusie systemen op CAMX 2018, met de eerste operationele eenheid in de VS bij Shape Corp (Grand Haven, MI). Zoals beschreven in het juni 2017 CW artikel, "Gebogen pultrusie?", is Shape Corp een wereldwijde Tier 1 leverancier van metaal- en kunststofautomobielcomponenten, maar het Radius Pultrusie-systeem werd gekocht "om de productie van automobiel bumperbalken mogelijk te maken." Het bedrijf was een 2017 CAMX ACE award finalist in de Oneindige Mogelijkheden voor Marktgroei categorie voor het gebruik van gebogen pultrusie om hoog-geengineerde holle en gesloten profielen te creëren. Zoals hierboven getoond, stelt de Radius Pultrusie-technologie ook in staat om meerdere typen versterking in een enkele, afgestemde laminaat te gebruiken.

Heatcon Slimme Susceptors

Heatcon levert apparatuur en diensten voor composietreparatie. Het bedrijf toonde zijn Smart Susceptor warmte-deken technologie op CAMX 2018, biedend een revolutie in warmte-toepassing voor composietreparatie en harding via indirecte inductieve verhitting. Elektrisch weerstandige warmtedekens zijn decennialang de werkhond in composietreparatie. Hoewel relatief robuust en simpel, kunnen ze vaak niet voldoende temperatuuniformiteit bereiken op thermisch complexe structuren. Ze genereren warmte uniform over het dekengebied, maar complexe structuren absorberen warmte niet uniform vanwege verschillende materiaaldichtheden en warmteputten in onderliggende substructuur. Smart Susceptor-technologie transformeert warmtedekens naar een actieve technologie, verminderd vermogen (warmte) in gebieden die de gewenste temperatuur hebben bereikt terwijl doorgewarmd wordt in koudere gebieden. Dus worden warmteputten gemitigeerd, wat verhoogde temperatuuniformiteit garandeert en de oorspronkelijke onderdeelfabricage-omstandigheden nabootst voor reparaties en secundaire hechtoperaties om het vereiste structurele integriteitsniveau te bieden.

Hoe werkt het? In plaats van de warmte-deken's primaire draad verbonden te zijn met een bron voor weerstandsverhitting, is het in het Smart Susceptor-systeem verbonden met een hoge-frequente inductieve bron. Energie wordt dan elektromagnetisch overgedragen aan een secundaire verwarmingsdraad. Deze secundaire draad gebruikt een metaallegering ontworpen om een Curie-temperatuur te hebben bij de gewenste hardingtemperatuur. De Curie-temperatuur is de temperatuur waarop de metaallegering zijn magnetische eigenschappen verliest, en dus zijn vermogen om warmte te genereren via inductie. Dus, bij de gewenste hardings- of dweltemperatuur, stoppen de hitteplekken met verwarmen en beginnen weer als de temperatuur daalt, volgens het hardingsprogramma ingevoerd in de Smart Susceptor hot bonder unit. In een demonstratietest met een complex composiet velpaneel versterkt met hoedstringers, was het temperatuurverschil tussen het hetste en koudste punt tijdens harding slechts 5°C vergeleken met 14°C met een weerstandswarmte-deken.

Huntsman verbetert bladveren, wielen, dunne-ply aileerons en nanotechnologie

Een grote verscheidenheid aan intrigerende composietonderdelen was te zien op de Huntsman Advanced Materials stand. Een automobiele bladveer geproduceerd door MBHA Composites – ook bekend als ZIUR Composite Solutions (Villareal, Spanje) – wordt gebruikt voor zware vrachtwagens en gemaakt met Huntsman epoxyhars in een hoogdruk resin transfer molding (HP-RTM) proces. CW heeft gerapporteerd over glasvezel bladveren gemaakt met epoxy prepreg en HP-RTM met polyurethanehars, maar nog niet over bladveren gemaakt met epoxy en HP-RTM. "We hebben meer dan een jaar met hen gewerkt, de epoxyformulering verfijnd om de beste prestaties met HP-RTM te krijgen," zegt Huntsman business development manager Matt Pogue. Hij merkt op dat in dit product Tg overwogen werd maar niet kritiek was. "Maar we hebben een nieuwere, hogere Tg-systeem voor composiettoepassingen dichter bij uitlaatsystemen," voegt hij toe.

Een andere automobiele composiettoepassing op tentoonstelling was een volledig koolstofvezel-versterkt polymer (CFRP), eendelig wiel geproduceerd door ESE Carbon. "Koolstofcomposietwielen zijn gewenst voor hogere prestaties en verbeterde brandstofefficiëntie, maar ze zijn ook duurder, wat een sleutelkwestie is voor wijdverspreide adoptie" legt ESE Carbon CEO Carlos Hermida uit. "Ons wiel is geïnfundeerd, wat ons meer flexibiliteit geeft bij het selecteren van een hars te gebruiken, terwijl het ook kosteneffectiever is voor de automobielindustrie. We zullen in staat zijn om 25 wielen elke 3 uur te produceren zodra we ons faciliteit in Jasper, Georgia hebben opgechaald." ESE Carbon gebruikt Huntsman Araldite epoxyhars. "We wilden een Tg boven 200°C," legt hij uit, "alsmede goede vloeibaarheid voor infusie en de mogelijkheid om een goede cosmetische oppervlakteafwerking te bereiken."

"Er is veel belangstelling in koolstofcomposietwielen, maar het is een heel uitdagend product omdat het hoge temperatuur- en structurele eisen heeft," zegt Hermida. ESE Carbon is momenteel structurele en prestatietesten aan het voltooien inclusief verhitte testen. "We zullen wielen in wegtesten hebben begin 2019," voegt hij toe. Het bedrijf richt zich eerst op aftermarket en hogere-eind/laag-volume prestatie-automodellen. "We zullen doorgaan naar hogere productiemodellen naarmate we opschalen in onze productie," zegt Hermida. Hij legt uit dat lichtere wielen een vermenigvuldigingseffect hebben op gewichtsreductie, "vanwege rotatie-inertie, elk pond bespaard aan de wielen is equivalent aan ongeveer 4 pond bespaard elders in de auto." Hij merkt op dat deze aantrekkingskracht blijft bij elektrische voertuigen vanwege hun hoge batterijgewicht en de noodzaak om dat elders in het voertuig te compenseren.

Nog een opvallend onderdeel was een CFRP aileeron met logo's van Airbus, North Thin Ply Technology (NTPT), Decision SA, RUAG, École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Universiteit van Toegepaste Wetenschappen en Kunsten Noordwest-Zwitserland. "NTPT vroeg ons om een epoxyhars die zou werken met hun dunne-ply prepreg-productiesysteem voor een demonstrator-productie aileeron voor commerciële vliegtuigen," rapporteert Huntsman luchtvaartmarketingmanager Kyle Ingram. "We leverden de epoxyformulering en NTPT produceerde spread tow koolstofvezel prepreg met hun eigen methode. Het afgeronde onderdeel toonde aan dat je een productietype vliegtuigstructuur kunt maken met dunne-ply prepreg." Ingram voegt toe dat de kosten van conventionele koolstofvezel prepreg-structuren nog steeds te hoog zijn om breed geadopteerd te worden in vleugels en romp voor narrow-body vliegtuigen. "Dunne-ply opent nu deze deur, maar je moet bewijzen dat je productiekosten- en snelheidsdoelen kunt halen."

CW sprak ook met Huntsman VP van innovatie David Hatrick over de overname van Nanocomp Technologies. "Het proces van integreren van Nanocomp in Huntsman is bijna compleet," legt Hatrick uit. Hij merkt op dat Huntsman ontwikkeling van Nancomp Technologies' MIRALON koolstofnanobuizen (CNT) vezel in drie hoofdomgebieden prioriteert:

• Verwarmingssystemen – geleidende en stralende systemen (bijv. automobiele toepassingen)
• Geleidende lijmiddelen
• Composieten, inclusief het NASA-programma om een tweede generatie, meer uitgelijnde "supervezel" te ontwikkelen met nog hogere eigenschappen dan de huidige MIRALON CNT-vezel.

Er is ook technologie die MIRALON-vel gebruikt als tussenschot in composietlaminaten, maar Hatrick zegt dat dit geen hoge prioriteit is. "De R&D-teams van Huntsman en Nanocomp zijn goed samengekomen," zegt hij, "en we hebben heel duidelijke mijlpalen vastgelegd." Hatrick merkt op dat het feit dat MIRALON-vezel CNT-technologie in een vezelvorm biedt, aantrekkelijk was vs. werken met deeltjes. "Onze intentie is om het in hars of in gelamineerde vorm te encapsuleren." Hij merkt op dat Huntsman ook werkt met Haydale en grafeenmaterialen. Opnieuw zal de aanpak zijn om de grafeen te encapsuleren, het al gemengd in hars te verkopen. "De uitdaging is het krijgen van goede dispersie die stabiel is voor de levensduur van de toeleveringsketen," zegt Hatrick. "Je moet goede kennis van het materiaal hebben en in staat zijn om in productie op te schalen, en ook in staat zijn om goede productondersteuning te bieden."