ITA RWTH Aachen University lança linha de revestimento de fibra, pesquisa de fibra de carbono

Nota do editor:CompositesWorld recebeu vários anúncios de novos produtos e tecnologia antes do JEC World 2020, que estava programado para 3-5 de março. Embora a exibição tenha sido adiada para maio, a CW agora publica os anúncios que recebemos. Este é um deles.

O Institut für Textiltechnik da RWTH Aachen University (ITA, Aachen, Alemanha) está apresentando inovações na produção de fibra de vidro e carbono no estande conjunto do Aachen Center for Integrative Lightweight Construction.

Demonstrações ao vivo do sistema de revestimento multifibras

Ao vivo no estande, o ITA demonstra como sua linha de revestimento de fibra multimaterial reveste ou impregna mechas de diversos materiais, produzindo towpregs, também conhecidos como mechas pré-impregnadas, a partir de termoplásticos e fibras de carbono. Os Towpregs podem ser processados ​​por enrolamento ou trança. Exemplos de uso incluem eixos de transmissão na indústria automotiva ou aeroespacial.

O sistema, afirma a ITA, possui uma ampla gama de aplicações e permite uma produção rápida. Com uma temperatura máxima de processamento de 400 ° C, ele também permite o processamento de termoplásticos de alta temperatura e testes rápidos com uma variedade de materiais em escala de laboratório. As velocidades de produção atuais são de 5 m / min, dependendo do material utilizado e da configuração do sistema, e o ITA afirma que o escalonamento para escala industrial é possível. A planta pode processar termofixos e termoplásticos.

Com esta linha, towpregs com seções transversais circulares de até 5 mm de diâmetro e geometrias tipo fita de até 20 mm de largura podem ser produzidos a uma velocidade de produção de 5 m / min, dependendo do material usado e da configuração da linha.

Pesquisa de produção de fibra de carbono

Além disso, o ITA está apresentando sua produção de fibras de carbono, uma de suas principais áreas de pesquisa. O ITA tem uma planta de produção de fibra de carbono em escala piloto contínua com capacidade de produção de menos de uma tonelada por ano. Devido ao seu tamanho comparativamente pequeno e à baixa entrada de material resultante, a planta é ideal para o desenvolvimento de novos perfis de estabilização e carbonização e para o teste de novos dimensionamentos de fibra, diz a ITA.

O principal objetivo atual da pesquisa na produção de fibra de carbono é encurtar o tempo de estabilização de 50 minutos iniciais para aproximadamente 21 minutos. As fibras resultantes estão no nível de uma fibra de carbono Toray T700.

Outra abordagem para reduzir o custo das fibras de carbono é o uso de matérias-primas alternativas como o polietileno (PE). Isso pode reduzir o preço da fibra de carbono em cerca de 50%, diz o ITA. Devido às fábricas de fiação e sulfonação existentes, o ITA é um dos principais institutos de pesquisa que lida com a produção de fibras de carbono econômicas com base em poliolefinas.

Tecnologia têxtil e fotônica

Os componentes reforçados com fibra de carbono (CFRP) são frequentemente montados por fixadores que são colados no componente CFRP curado e perfurado. De acordo com a ITA, a integração dos fixadores em uma pré-forma têxtil e um processo de cura adicional para produzir o componente CFRP final pode encurtar as cadeias do processo de produção e pode aumentar o desempenho da junta em pelo menos 50%. Isso requer recortes de alta precisão no tecido para os fechos.

No projeto CarboLase baseado em NRW, financiado por OP.EFRE, o processamento de material a laser é integrado pela primeira vez em um processo de pré-formação automatizado. Uma novidade no processo é o uso do laser pulsado ultracurto, amigo do material, que processa os tecidos sem danificá-los termicamente.

Ao combinar as tecnologias em uma célula de robô flexível, a produção just-in-time de componentes CFRP com fixadores integrados agora é possível, independentemente da geometria do componente e do tamanho do lote. Com a nova cadeia de processo, os demonstradores foram produzidos de forma totalmente automática. Um demonstrador na forma de um segmento de pilar B com fechos integrados é mostrado na figura a seguir.

Esta tecnologia foi desenvolvida pelo Institut für Textiltechnik da RWTH Aachen University, abreviatura ITA, em colaboração com seus parceiros AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH &Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH e o Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT.

Enrolamento de filamento pré-impregnado de alta velocidade

A ITA está trabalhando com muitas indústrias na tecnologia de enrolamento de filamento, incluindo sua nova tecnologia de enrolamento de multifilamento. A principal vantagem desse método, diz o ITA, é que muitas fibras (facilidade do ITA com 48 fibras) podem ser enroladas simultaneamente, aumentando a velocidade de processamento em 50 e permitindo uma cobertura de 100% em uma única passagem.

A velocidade de trabalho aumentou ainda mais com o desenvolvimento de pré-impregnados de alta qualidade por meio do projeto ZIM MFWOptiPreg com a empresa F.A. Kümpers GmbH &Co. KG. A aderência otimizada (aderência) e quebra de fibra, altas velocidades de enrolamento e produtos de qualidade podem ser alcançados. O enrolamento do filamento tem a vantagem de orientar as fibras na direção desejada (0 ° ≤θ <90 °).

Como um exemplo de produtos de qualidade, esses pré-impregnados foram testados para fabricação de vasos de pressão e eixos de torção, afirma a ITA. O prepreg desenvolvido já está disponível no mercado.