Merevolusi Desain Otomotif: Komponen Pultrusi Lengkung Pertama
Pultrusi adalah salah satu proses pembentukan tertua untuk komposit termo-set dan dikatakan menjadi proses pembentukan termo-set serat kontinu pertama. Saat ini, digunakan untuk menghasilkan produk yang berkisar dari tiang utilitas hingga bingkai jendela, serta tangga, beton tulangan dan komponen turbin angin. Mudah diotomatisasi dengan tenaga kerja rendah, dan mampu menghasilkan komponen struktural yang sangat tinggi—beberapa cukup besar—dengan biaya dan kecepatan yang wajar, pultrusi tradisional dapat menghasilkan profil (kongkat atau padat, simetris atau tidak simetris) dalam hampir setiap bentuk yang dapat disusutkan melalui cetakan. Namun, bentuk tersebut harus memiliki penampang/ketebalan konstan. Juga, tidak seperti ekstrusi termoplastik atau ekstrusi tabung dan pipa logam—di mana tekanan dan panas dapat diterapkan pada profil selama produksi, atau setelahnya pada bagian yang selesai, untuk membengkokkannya ke dalam bentuk baru—sulit untuk menggunakan pultrusi untuk menghasilkan apa pun selain profil lurus, linier. Itu, tentu saja, telah membatasi penggunaan pultrusi di banyak industri, terutama dalam segmen volume tinggi seperti otomotif, yang ingin menggunakan pultrusi kecuali tidak banyak balok lurus pada mobil yang akan menjadi calon yang baik.
Itu mulai berubah berkat Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG (TTI, Bremervörde, Jerman), yang telah mengembangkan proses terpaten untuk mengatasi banyak keterbatasan pultrusi tradisional. Faktanya, komponen otomotif pultrusi lengkung pertama baru saja memasuki produksi komersial dengan peluncuran mobil sport 2020 Chevrolet Corvette oleh General Motors Co. (Detroit, Michigan, AS) (lihat fitur lengkap tentang balok bumper belakang Corvette yang dipultrusi). Suplier Tier 1 Shape Corp. (Grand Haven, Michigan, AS) memproduksi balok bumper belakang lengkung untuk mobil menggunakan proses moving-mold radius pultrusi TTI dalam poliuretana-akrilat yang diperkuat serat karbon.
Ini mengapa itu merupakan urusan besar.
Bergerak vs. Stasioner
Dalam pultrusi linier konvensional, sistem tarik bergerak balik dengan gripper digunakan untuk menarik penguat kering dari creel mereka, melalui kolam tempat mereka diimpregnai dengan resin termo-set cair. Selanjutnya, penguat yang diimpregnai ditarik ke dalam cetakan panas yang stasioner tempat profil dibentuk dan sepenuhnya disembuhkan. Saat keluar dari cetakan, profil yang bergerak mendingin (masih ditarik oleh unit tarik keluar) dan kemudian dipotong panjang serta dikemas.
Awalnya, penguat serat terbatas secara ketat pada rovings serikat satu arah—dengan kata lain, serat kaca, karbon, atau serat lainnya yang berorientasi 0 derajat terhadap sumbu tarik. Namun, seiring waktu, berbagai kain multiaxial—baik tenun maupun kain non-crimp (NCF)—telah diintegrasikan ke dalam profil pultrusi, memungkinkan berbagai orientasi serat tanpa distorsi/gerakan serat. Hampir setiap sistem resin termo-set dapat digunakan untuk mengimpregnai penguat dalam pultrusi, meskipun sejumlah besar aplikasi menggunakan poliuretana. Dalam beberapa dekade terakhir, pultrusi bahkan telah dimodifikasi untuk memungkinkan penggunaan termoplastik yang telah polimerisasi sebelumnya.
Banyak fitur pultrusi konvensional telah dibalikkan dalam proses radius pultrusi TTI, tetapi aspek paling penting untuk dipahami adalah bahwa dengan radius pultrusi, cetakan tidak stasioner; melainkan, cetakan bergerak dan menarik material untuk membuat profil penampang konstan linier atau profil yang terus-menerus lengkung.
Cetakan, atau serangkaian cetakan, tidak hanya bergerak balik di atas profil, membentuk dan menyembuhkan material sambil keduanya maju sepanjang jejak—dalam hal ini dengan profil Bergerak dalam satu arah dan cetakan Bergerak di kedua arah—tetapi cetakan juga menarik penguat kering melalui kolam resin dan profil yang disembuhkan menuju gripper dan pemotong. Untuk menghasilkan penampang linier, cetakan dan profil Bergerak bersama di bagian lurus jejak; untuk menghasilkan penampang lengkung, cetakan dan profil Bergerak bersama di bagian lengkung jejak.
"Dalam teknologi ini, cetakan secara efektif mengganti pemutar balik, yang diganti oleh gripper stasioner yang membuka dan menutup tetapi tidak Bergerak selain itu," menjelaskan Sebastian Mehrtens, kepala penjualan TTI. "Gripper menutup dan mendukung profil yang disembuhkan ketika mencapai panjang yang ditentukan sebelumnya dan siap untuk dipotong, tetapi selain itu tetap terbuka dan membiarkan profil Bergerak menuju unit pemotongan." Untuk mengurangi risiko pengeluaran serat dari material panas, cetakan panas dilapisi kron. Di samping itu, sistem yang kecil ini jauh lebih mudah dikirim, dapat dipindahkan hanya dengan forklift, lebih cepat dipasang dibandingkan garis konvensional dan membutuhkan jauh lebih sedikit ruang di lantai pabrik. "Ini dapat memiliki manfaat yang menarik dalam beberapa aplikasi," kata Mehrtens. "Misalnya, mesin dapat dipasang dekat renovasi jembatan untuk menghasilkan elemen struktural sesuai kebutuhan. Atau, dapat dipasang saat jalan raya baru diletakkan dan dapat menghasilkan beton tulangan yang dapat dipotong ke panjang custom langsung di lokasi pekerjaan." Keuntungan lain dari pullCUBE adalah keamanan pekerja, karena unit sepenuhnya tertutup dan operator tidak akan terbakar tangan pada permukaan cetakan panas atau akan dicubit oleh gripper atau dipotong oleh gergaji.
