ITA Universitas RWTH Aachen Ungkap Garis Pelapis Serat Tingkat Lanjut dan Riset Serat Karbon
Catatan Editor: CompositesWorld menerima beberapa pengumuman produk dan teknologi baru sebelum JEC World 2020, yang dijadwalkan untuk 3-5 Maret. Meskipun pameran itu ditunda ke Mei, CW sekarang menerbitkan pengumuman yang kami terima. Ini adalah salah satunya.
Institut für Textiltechnik dari Universitas RWTH Aachen (ITA, Aachen, Jerman) menyajikan inovasi dalam produksi serat kaca dan serat karbon di stand bersama Aachen Center for Integrative Lightweight Construction.
Demonstrasi langsung sistem pelapis serat multi
Secara langsung di booth, ITA menunjukkan bagaimana garis pelapis serat multi-materialnya melapisi atau mengimpregnasi rovings dari berbagai bahan, menghasilkan towpregs, juga dikenal sebagai rovings pre-impregnated, dari termoplastik dan serat karbon. Towpregs dapat diproses dengan winding atau braiding. Contoh penggunaan termasuk di drive shafts di industri otomotif atau penerbangan.
Sistem, kata ITA, memiliki rentang aplikasi yang luas dan memungkinkan output yang cepat. Dengan suhu pemrosesan maksimum 400°C, ia juga memungkinkan termoplastik suhu tinggi untuk diproses, dan uji cepat dengan berbagai material pada skala laboratorium. Kecepatan produksi saat ini adalah 5 m/min, tergantung pada material yang digunakan dan konfigurasi sistem, dan ITA mengatakan penskalaan ke skala industri mungkin. Pabrik dapat memproses termo set dan termoplastik.
Dengan garis ini, towpregs dengan potongan lintang bundar hingga 5 mm diameter dan geometri seperti pita hingga 20 mm lebar dapat diproduksi dengan kecepatan produksi 5 m/min, tergantung pada material yang digunakan dan konfigurasi garis.
Penelitian produksi serat karbon
Selain itu, ITA memamerkan produksi serat karbon, salah satu area penelitian intinya. ITA memiliki pabrik pilot produksi serat karbon kontinyu dengan kapasitas produksi kurang dari satu ton per tahun. Karena ukurannya yang relatif kecil dan masukan material yang rendah sebagai akibatnya, pabrik ini ideal untuk pengembangan profil stabilisasi dan karbonisasi baru serta pengujian sizing serat baru, kata ITA.
Tujuan utama penelitian saat ini dalam produksi serat karbon adalah untuk menyederhanakan waktu stabilisasi dari awal 50 menit menjadi sekitar 21 menit. Serat yang dihasilkan berada pada tingkat serat karbon Toray T700.
Pendekatan lain untuk mengurangi biaya serat karbon adalah penggunaan bahan baku alternatif seperti polietilena (PE). Ini dapat mengurangi harga serat karbon sekitar 50%, kata ITA. Karena pabrik spinning dan sulfonasi yang sudah ada, ITA adalah salah satu institusi penelitian terkemuka yang menangani produksi serat karbon hemat biaya berbasis poliolefin.
Teknologi tekstil dan fotonika
Komponen komposit terujuk serat karbon (CFRP) sering dirangkaikan dengan fastener yang ditempelkan ke dalam komponen CFRP yang sudah dikuring dan dibor. Menurut ITA, integrasi fastener ke dalam preform tekstil dan proses kuring tambahan untuk menghasilkan komponen CFRP akhir dapat memendekant rantai proses produksi dan dapat meningkatkan kinerja gabungan setidaknya 50%. Ini memerlukan potongan yang presisi dalam tekstil untuk fastener.
Dalam proyek CarboLase berbasis NRW, yang dibiayai oleh OP.EFRE, pemrosesan material laser diintegrasikan untuk pertama kalinya ke dalam proses preforming otomatis. Kejutan dalam proses adalah penggunaan laser pulsa ultra pendek yang ramah material, yang memproses tekstil tanpa merusaknya secara termal.
Dengan menggabungkan teknologi dalam sel robotik fleksibel, produksi just-in-time komponen CFRP dengan fastener terintegrasi kini mungkin terlepas dari geometri komponen dan ukuran batch. Dengan rantai proses baru, demonstrator diproduksi sepenuhnya otomatis. Sebuah demonstrator dalam bentuk segmen B-pillar dengan fastener terintegrasi ditampilkan dalam gambar berikut.
Teknologi ini dikembangkan oleh Institut für Textiltechnik dari Universitas RWTH Aachen, singkat ITA, dalam kerjasama dengan mitra AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH & Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH dan Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT.
Filament winding prepreg kecepatan tinggi
ITA bekerja sama dengan banyak industri pada teknologi filament winding, termasuk teknologi filament winding multi-filament baru. Keuntungan utama dari metode ini, kata ITA, adalah banyak serat (fasilitas di ITA dengan 48 serat) dapat diwinding secara bersamaan, meningkatkan kecepatan pemrosesan sebesar 50 kali dan memungkinkan cakupan 100% dalam satu kali laluan.
Kecepatan kerja telah ditingkatkan lebih lanjut dengan pengembangan prepreg berkualitas tinggi melalui proyek ZIM MFWOptiPerg dengan perusahaan F.A. Kämpers GmbH & Co. KG. Tack (keketalan) yang dioptimalkan dan breakage serat, kecepatan winding tinggi dan produk berkualitas dapat dicapai. Filament winding memiliki keuntungan dalam mengarah serat ke arah yang diinginkan (0°≤θ<90°).
Sebagai contoh untuk produk berkualitas, prepreg ini telah diuji untuk pembuatan tabung tekanan dan poros torsi, kata ITA. Prepreg yang dikembangkan sudah tersedia di pasar.
