Episode 29: John McQuilliam dari Prodrive Composites – Rekayasa Inovasi Ringan
Contoh bagian tersier yang diproduksi menggunakan proses P2T ProDrive. Foto CW | Scott Francis
Dalam episode ini dari CWTalks, editor senior CW Scott Francis mewawancarai John McQuilliam, insinyur utama di Prodrive Composites (Milton Keynes, Inggris), desainer dan pabrikan komposit ringan canggih untuk berbagai aplikasi termasuk otomotif, motorsport, penerbangan, laut, pertahanan dan sektor spesialis lainnya.
John adalah desainer mobil Formula One dari Inggris yang telah bekerja dengan banyak perusahaan motorsport. Ia bergabung dengan Prodrive pada 2017 sebagai insinyur utama divisi komposit mereka. John membahas proses utama ke tersier (P2T) perusahaan, yang menurut perusahaan menyederhanakan daur ulang dan memberikan komposit material potensi untuk memenuhi tiga atau lebih masa pakai yang berguna.
Anda dapat mendengarkan wawancara penuh CW Talks di atas atau kunjungi:
- CW Talks: iTunes
- CW Talks: Google Play
Excerpt dari episode
CW: Halo, John, dan selamat datang di CW talks, podcast komposit. Kembali di Maret, menurut saya, saya mengunjungi Prodrive Composites dan melihat sedikit proses P2T Anda, yang singkatan dari primary to tertiary.
JM: Benar. Tahap pertama adalah manufaktur komponen utama, dan itu adalah sebagian besar pekerjaan yang kami lakukan saat ini. Jadi ini adalah bagian yang memerlukan serat murni, resin khusus atau jenis resin termoset tertentu untuk alasan apa pun. Jadi ini adalah apa yang saya sebut bagian komposit tradisional ... ini adalah bagian yang kami tidak akan mengubah desain atau manufaktur, tetapi kami akan mengubahnya untuk membuatnya lebih mudah didaur ulang.
CW: Oke. Dan itu biasanya bagian berkinerja tinggi?
JM: Ya. Jadi ini akan terbuat dari termoset ... Apa yang kami lakukan adalah hanya mengubah desain untuk memungkinkan limbah material dari pembuatan bagian dan akhirnya bagian akhir masa pakai untuk didaur ulang sehingga kami dapat menggunakan kembali serat karbon yang terkandung di bagian tersebut. Jadi termoplastik datang di tahap kedua ... tahap awal dapat termoset atau termoplastik, tetapi hal yang penting adalah memungkinkan kami untuk mereklam serat. Jadi untuk mereklam serat dari bagian utama, seperti yang disebutkan, kami tentu mengubah desain material menjadi sesuatu yang lebih mudah untuk mereklam serat, jadi apa yang kami bicarakan adalah penggunaan yang meningkat dari non-crimp fabrics, lebih banyak material unidireksional, hal-hal yang saat melewati proses mereklam serat akan memberikan hasil serat berkualitas tinggi yang lebih lama.
CW: Bisakah Anda mendeskripsikan sedikit proses mereklam yang terjadi untuk komponen utama dan kemudian apa yang mem karakterisasi bagian sekunder yang dihasilkan?
JM: Ya. Jadi proses daur ulang atau mereklam untuk bagian utama adalah proses pembakaran. Limbah prepreg — potongan prepreg — atau bagian akhir masa pakai masuk ke dalam tungku dan semua resin dibakar meninggalkan serat karbon di belakang. Dan serat karbon melalui serangkaian proses diubah menjadi mat non-woven dengan ketebalan yang konsisten dan orientasi acak — jadi akhirnya mampu membuat plaque quasi-isotopic.
CW: Apakah ini proses yang dilakukan ELG [ELG Carbon Fibre] untuk Anda? Apakah mereka menangani pyrolysis?
JM: Ya, ELG melakukan bagian itu. Jadi, kami mengirim potongan limbah dan beberapa bagian komponen kepada mereka dan kemudian mereka mengubahnya kembali menjadi salah satu precursor, salah satu bagian yang kami gunakan untuk membuat bagian sekunder kami.
CW: Bisakah Anda menceritakan sedikit tentang bagian sekunder dan apa yang mem karakterisasi mereka?
JM: Jadi, bagian sekunder, penguatnya terutama terbuat dari serat karbon yang direklam dengan penggunaan serat murni yang diskrit jika diperlukan di area tertentu. Namun mayoritas penguatan adalah serat yang direklam. Dan kemudian kami memperkenalkan termoplastik reaktif. Jadi, ini adalah resin cair yang kami, katakanlah, infus penguat dengan. Kemudian ada proses curing dan kami mendapatkan komponen jadi dan prosesnya dilakukan pada suhu relatif rendah, tekanan atmosfer dan kami mendapatkan komponen yang baik dengan cara itu.
CW: Bagian yang memungkinkan P2T adalah sistem resin ini yang Anda sebut sebagai “resin termoplastik reaktif.” Bisakah Anda menjelaskan sedikit lebih banyak bagi pendengar kami apa yang Anda maksud dengan itu?
JM: Jadi termoplastik reaktif dalam beberapa cara sangat mirip dengan resin termo set. Jadi kami mencampurnya segera sebelum membuat komponen. Dan ada dua atau tiga komponen cair yang akan dicampur. Setiap itu cair. Dan saat mereka menggabungkan dengan waktu dan sedikit suhu, mereka sebenarnya polimerisasi menjadi termoplastik yang benar. Dan properti termoplastik itulah yang memungkinkan daur ulang berikutnya. Keuntungan dari termoplastik reaktif daripada termoplastik tradisional adalah fakta bahwa kami secara efektif menciptakan termoplastik pada saat yang sama kami mengelilingi serat penguat sehingga viskositasnya sangat rendah sehingga dapat dibentuk dalam proses termo set tradisional, katakanlah. Ini tidak memerlukan suhu tinggi dan tekanan tinggi yang akan Anda dapatkan saat menyuntikkan termoplastik cair ke dalam preform serat atau mengambil prepreg termoplastik di mana termoplastik dan serat sudah digabungkan dan kemudian memasang kembali pada suhu dan tekanan tinggi, biasanya dalam cetakan logam. Jadi kami menghindari kompleksitas dan biaya alat cetakan yang diperlukan untuk memproses termoplastik di atas titik leleh dan menghindari kesulitan karena viskositas tinggi termoplastik cair dengan distorti dan gerakan penguat di dalam ruang cetakan.
CW: Dan saya menebak bahwa ini diterjemahkan menjadi penghematan biaya, penghematan waktu dan pada dasarnya berarti banyak untuk produksi...
JM: Anda benar, ya. Jadi metode produksi mirip dengan apa yang kami lakukan dalam industri termo set tradisional, tetapi biaya cetakan jauh lebih rendah daripada yang akan diperlukan untuk memproses termoplastik tradisional. Dan itu adalah keuntungan besar untuk sebagian besar pelanggan kami. Anda tidak ingin membuat investasi awal dalam cetakan termoplastik — atau cetakan hanya untuk termoplastik.
CW: Jadi apakah Anda melihat ini sebagai pengikat untuk produksi volume lebih tinggi?
JM: Tentu, kami yakin ini adalah pengikat untuk produksi lebih tinggi. Waktu siklus dapat lebih pendek daripada termo set tradisional karena tidak memerlukan pemanasan ke suhu pemrosesan, diam dan kemudian pendinginan lagi sebelum Anda dapat memutar cetakan. Jadi kami melihat keuntungan tingkat dengan menggunakan proses ini dibandingkan dengan komponen kami yang dioven atau dioklave.
CW: Dan tentu saja, salah satu hal yang menarik adalah dari sana, Anda dapat mendaur ulang bagian sekunder ini lagi. Jadi apa yang mem karakterisasi bagian tersier dalam siklus hidup material ini?
JM: Jadi saya katakan bagian sekunder, sebagai termoplastik yang benar, dapat diubah bentuk menjadi bentuk lain dan biasanya akan dipotong menjadi potongan kecil, dan kemudian dimasukkan ke dalam ruang antara cetakan pemanas dan ditekan menjadi bentuk baru. Jadi akan ada kemungkinan untuk mengambil semua bagian sekunder yang redundan, semua limbah produksi dari bagian sekunder, dan mengubah bentuknya menjadi komponen reinforced plastic lainnya atau komponen reinforced polymer lainnya.
CW: Dan dari sana, bagian tersier ini tidak tentu akhir jalan untuk material itu, bahkan pada titik itu...
JM: Itu benar... Jadi kami pikir bagian tersier ini, karena termoplastik, dapat diubah bentuk, hampir jumlah tak terbatas kali. Proses memotongnya menjadi palet cetakan, katakanlah potongan cetakan, memiliki tingkat aus pada serat... jadi beberapa properti mekanis akan menurun, tetapi properti mekanis lain seperti kekakuan, tingkat ekspansi termal dan suhu distorsi akan cukup terpertahankan. Jadi Anda masih mendapatkan komponen reinforced berkualitas tinggi — tidak dengan kekuatan asli komponen serat kontinu atau bahkan komponen serat panjang yang relatif — tetapi tentu masih ada keuntungan dalam hal kekakuan, ekspansi termal dan suhu distorsi yang membuatnya sangat berharga untuk mereproses bagian tersier berulang kali.
