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高压树脂传递成型降低周期时间 加速轻量化

来源:peek板材供应商-恒鑫实业    作者:PEEK板材加工
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熟悉宝马i3电动汽车的人士一定了解,广泛使用碳纤维复合材料可以实现汽车轻型化。但碳纤维可能不会替换客舱环境和其他部位的零件,所以新一代高压树脂传递成型(或HP-RTM)诞生了。
克利夫兰高级设计与制造(ADM)汽车会议于3月29日至30日在克利夫兰亨廷顿会议中心举行,参会的供应商和原始设备制造商将就轻量化战略和传动系效率展开讨论。西方大学复合材料研究所弗劳恩霍夫项目中心主任FrankHenning就HP-RTM做报告。
HP-RTM中的HP是指通常约120帕高压,典型的环氧树脂基体系在混配中加入催化剂和脱模剂,以便于注入模具均匀成型。该系统包含增强无纺布或非卷曲碳纤维织物。这种处理方法在工业生产中仅需五分钟周期时间,而用于制造诸如飞机框架和风力涡轮机叶片的大型部件,RTM工艺则需几个小时到几天。Henning说:“我们已经在开发过程中实现了两分钟的周期时间,而对于使用聚氨酯材料的简单零件,已经可以缩短至一分钟。而新一代材料推出后,将完全实现一分钟周期。”

汽车轻量化
根据Henning的说法,在BMWi3和i8等基础上开发,使用复合材料可以减轻50%重量,而对于BMW8系等现有设计,采用钢复合混合方式,可减重约20-40%。
根据Henning的要求,如果零件没有过度设计,可以节省更多额外重量。“现在的部件仍然设计过度,因为OEM厂商希望以安全为先,所以减轻重量和成本的时机基本成熟,特别是碳纤维造价昂贵。
树脂可以注入完全封闭的模具或部分开放的模具中,后一种称为压缩RTM。压缩RTM通常更适合于较大部件的成型,但是在树脂渗透阶段期间,纤维趋向于迁移并移位。所以模拟实验可以尽量减少这些影响。
五年前德国Fraunhofer研究所在加拿大西部大学建立了弗劳恩霍夫项目中心(FPC),成为北美最大的复合材料制造中心,实现了工业规模。研发重点是汽车行业,FPC能够制造完整的汽车结构,包括车顶、底座、侧框架、座椅和尾门。
除RTM之外,FPC还能够加工片状成型化合物(SMC)、注塑长纤维增强热塑性塑料、以及制造复合泡沫。最新研究成果是安装快速放置单向热塑胶带。“通过这种方式,我们正在使用热塑性塑料和热固性树脂,以及不连续和连续纤维。明年在南韩蔚山开设类似的中心,中国江苏的第三个中心正处于规划阶段”,Henning说。
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