Pengikat Cetak Inovatif untuk Komponen CFRP

SUMBER: CW Pada pameran JEC di Paris tahun ini, salah satu tampilan proyek dalam showcase Automotive World adalah pengikat cetak yang dikembangkan oleh Böllhoff Otalu (La Ravoire, Prancis), subsidiary Prancis dari suplai pengikat Jerman Böllhoff (Bielefeld). Yann Bernard adalah manajer produk untuk Böllhoff IMTEC HR, yang singkatan dari In-Molding TEChnology High mechanical Resistance fastener. Ia menjelaskan bahwa IMTEC HR dikembangkan dengan departemen inovasi di OEM otomotif. “Kami diminta untuk bekerja pada struktur berat untuk mencapai tingkat performa yang tinggi. Kami dapat membuat bagian komposit yang sangat kuat, tetapi titik lemah adalah assembly. Kebutuhan adalah untuk assembly total seperti kursi, yang harus dilekatkan ke lantai.” Bernard mencatat bahwa dalam struktur logam tipikal, ini dicapai menggunakan blind rivet atau nut las yang dilekatkan pada lantai. “Tapi sekarang lantai mungkin komposit. Jadi, bagaimana Anda memasang pada struktur komposit jenis ini?”  

Tujuan adalah pengikat yang cukup kuat untuk memasang bagian komposit, tetapi juga dapat bersaing biaya dan cocok untuk produksi volume tinggi. “Pemasang pada lantai logam dapat dengan mudah diindustrialisasi menggunakan proses robotik sepenuhnya,” kata Bernard. “Jadi ide IMTEC HR adalah solusi diindustrialisasi untuk komposit tanpa operasi manual.” Pengikat IMTEC HR dapat ditempatkan dalam cetakan untuk struktur lantai komposit dan diintegrasikan selama proses molding. Bernard menyebutkan IMTEC HR kompatibel dengan proses molding termoset dan termoplastik, termasuk resin transfer molding (RTM), molding kompresi dan cetak injeksi/overmolding.
 

 

Untuk cetak injeksi, pengikat ditempatkan robotik pertama kali pada pin yang tetap pada cetakan. Pin menempatkan pengikat dan melindungi benang di dalamnya dari dilapisi resin. Selanjutnya, material komposit ditempatkan robotik ke dalam cetakan. Cetakan ditutup, plastik diinjeksi dan bagian dikeluarkan dengan pengikat terintegrasi.

Untuk molding kompresi, prosesnya pada dasarnya sama kecuali pin adalah “cap” skrup plastik yang dapat dilepaskan dan juga berfungsi untuk mendorong material ke sisi untuk memasukkan pengikat ke dalam komposit, sehingga menghilangkan kebutuhan pembuatan lubang. Ini tidak hanya menghemat waktu, tetapi juga menghindari pemotongan serat. Pin cap lagi melindungi benang dalam selama molding dan dilepaskan setelah bagian dikeluarkan.

“Tidak ada operasi tambahan setelah lantai diproduksi,” catat Bernard. “Kami percaya teknologi ini membantu membuat lantai komposit atau bagian struktural apa pun dengan biaya produksi yang terjangkau. Ini mereplikasi penggunaan blind rivet dengan lantai logam karena pengikat sudah ada dalam bagian komposit yang dicetak. Anda sekarang melekatkan kursi dengan metode standar. Ini menyamakan lapangan karena bagian dapat dilekatkan pada lantai komposit sama seperti pada lantai logam.”

 

Untuk menahan korosi galvanik, IMTEC HR tersedia dalam baja dilapisi seng dan baja tahan karat, yang terakhir terutama digunakan untuk plastik reinforced serat karbon (CFRP). Versi pengikat yang berbeda juga tersedia, termasuk baut (studs), nut dan spasi. “Kami juga dapat mengubah ukuran lubang dan dimensi pengikat untuk memenuhi persyaratan spesifik,” kata Bernard.
 

Bentuk khusus untuk penyerapan energi

Saya bertanya kepada Bernard tentang bentuk pengikat ini, menjelaskan bahwa terlihat mirip dengan yang saya lihat sebelumnya, termasuk Big Head dan Spida Fixings. Ia mengatakan bentuknya mirip namun berbeda, dikembangkan untuk memungkinkan pelepasan energi secara bertahap selama kondisi tabrakan. “Ini cukup kuat untuk memberikan performa mekanik tinggi tetapi dapat menyerap energi dalam kondisi tes tabrakan untuk menghindari kegagalah rapuh yang katastrofik,” menjelaskan. “Itu memungkinkan deformasi elastis kemudian plastis tanpa pecah. Tanpa perilaku ini, lantai komposit di pemasang akan deformasi dan pecah atau pengikat logam akan pecah. Ini adalah satu masalah dengan menyesuaikan pengikat untuk struktur komposit.”

Pengikat komposit Big Head (kiri) dan Spida Fixings (kanan). SUMBER: Big Head dan Spida Fixings. 

Aspek lain dari bentuknya adalah kelopak. “Ini dirancang untuk tertanam dalam material komposit selama molding,” kata Bernard. “Anda harus merancang pengikat ini untuk tertanam dalam bagian dan tidak tertinggal dalam cetakan.” Ia juga mencatat bahwa flange pengikat berada di belakang bagian komposit dan tidak mengurangi ketebalan penampang bagian. “Ini penting untuk mencapai pengikat yang tertanam sambil mempertahankan penampang bagian, yang memberikan properti struktural.”

Pengikat IMTEC HR Böllhoff yang dikembangkan untuk proses molding tertanam ke dalam bagian komposit tanpa mengurangi ketebalan penampang. SUMBER: Böllhoff.

Versi khusus IMTEC HR telah dikembangkan bersama Cetim yang kompatibel dengan lini produksi QSP. Cetim adalah organisasi penelitian Prancis yang telah mengembangkan Quilted Stratum Process (QSP) untuk produksi otomatis tinggi bagian komposit.

Menurut artikel yang diterbitkan oleh Cetim, pengikat IMTEC HR yang sedang dalam proses paten yang dikembangkan untuk QSP menunjukkan peningkatan performa tarik lepas 30-75% dan perbaikan performa lap-shear 60-75% dibandingkan pengikat konvensional.