에피소드 29:John McQuilliam, Prodrive Composites

ProDrive의 P2T 공정을 사용하여 생산된 3차 부품의 예. CW 사진 | 스콧 프랜시스

CWTalks의 이 에피소드에서 CW 수석 편집자 Scott Francis는 자동차, 모터스포츠, 항공우주, 해양, 방위를 포함한 광범위한 응용 분야를 위한 첨단 경량 복합 재료의 설계 및 제조업체인 Prodrive Composites(Milton Keynes, UK)의 수석 엔지니어인 John McQuilliam을 인터뷰합니다. 및 기타 전문 분야.

John은 수많은 모터스포츠 회사와 함께 일한 영국의 Formula One 자동차 디자이너입니다. 그는 2017년 복합재 사업부의 수석 엔지니어로 Prodrive에 합류했습니다. John은 회사의 P2T(1차-3차) 프로세스에 대해 설명합니다. 이 프로세스는 재활용을 단순화하고 복합 재료에 3개 이상의 유효 수명을 제공할 수 있는 잠재력을 부여한다고 회사는 말합니다.

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에피소드에서 발췌

CW: 안녕, 존. 합성 팟캐스트인 CW 회담에 오신 것을 환영합니다. 지난 3월에 저는 Prodrive Composites를 방문하여 1차에서 3차까지를 의미하는 P2T 프로세스를 조금 보았습니다.

제이엠: 좋아요. 첫 번째 단계는 주요 구성 요소의 제조이며 현재 우리가 하는 대부분의 작업입니다. 따라서 이들은 어떤 이유로든 버진 섬유 특수 수지 또는 특정 유형의 열경화성 수지가 필요한 부품입니다. 그래서 그것들은 제가 기존의 복합 부품이라고 부르는 것입니다... 그들은 특별히 설계나 제조를 변경하지 않는 부품이지만 더 쉽게 재활용할 수 있도록 변경할 것입니다.

CW: 괜찮아. 그리고 그것들은 일반적으로 더 고성능인 부품입니까?

제이엠: 예. 그래서 그들은 열경화성 수지로 만들어질 것입니다 ... 우리가 할 일은 폐기물이 부품을 만들고 궁극적으로 수명이 다한 부분을 재활용할 수 있도록 설계를 변경하여 포함된 탄소 섬유를 재사용할 수 있도록 하는 것입니다. 그 부분들 내에서. 따라서 열가소성 물질은 두 번째 단계에 들어옵니다. 초기 단계는 열경화성 또는 열가소성 물질일 수 있지만 중요한 것은 섬유를 회수할 수 있다는 것입니다. 따라서 1차 부품에서 섬유를 재생하기 위해 만졌을 때 확실히 디자인 재료를 섬유를 재생하기 더 쉬운 것으로 변경하므로 실제로 우리가 말하는 것은 비압축 직물의 사용 증가입니다. 단방향 재료, 생산 폐기물 및 구성 요소가 섬유 재생 프로세스를 거칠 때 더 긴 고품질 섬유의 더 나은 수율을 제공하는 것입니다.

CW: 해당 1차 구성요소에 대해 발생하는 회수 프로세스와 결과 2차 부품의 특징을 설명할 수 있습니까?

제이엠: 예. 따라서 1차 부품의 재활용 또는 재생 공정은 소각형 공정입니다. 따라서 폐기물 프리프레그(오프컷 프리프레그) 또는 수명이 다한 부품은 용광로에 들어가고 모든 수지가 연소되어 탄소 섬유만 남게 됩니다. 그리고 이러한 탄소 섬유는 일련의 과정을 거쳐 일정한 두께와 임의의 방향을 가진 부직포 매트로 전환되어 결국 유사 동위원소 플라크를 만들 수 있게 됩니다.

CW: 이것이 ELG [ELG Carbon Fibre]가 당신을 위해 하는 과정입니까? 열분해를 처리하고 있습니까?

제이엠: 예, ELG는 그 부분을 수행합니다. 그래서 우리는 그들에게 폐기물 조각과 일부 구성 부품을 보낸 다음 이를 전구체 중 하나로 다시 전환합니다.

CW: 이러한 부차적인 부분과 그 특징이 무엇인지 말씀해 주시겠습니까?

제이엠: 따라서 2차 부품인 보강재는 특정 지역에서 필요한 경우 순수 섬유를 별도로 사용하여 주로 재생 탄소 섬유로 만들어집니다. 그러나 보강재의 대부분은 재생 섬유입니다. 그런 다음 반응성 열가소성 수지를 소개합니다. 그래서 이것은 보강재를 주입하는 액체 수지입니다. 그런 다음 경화 유형의 공정이 있으며 완성된 구성 요소를 얻고 그 공정은 비교적 낮은 온도, 대기압에서 수행되며 그런 방식으로 만들어진 좋은 구성 요소를 얻습니다.

CW: P2T를 가능하게 하는 것 중 일부는 "반응성 열 플라스틱 수지"로 설명된 이 수지 시스템입니다. 그것이 무엇을 의미하는지 청취자에게 조금 더 설명해 주시겠습니까?

제이엠: 따라서 반응성 열가소성은 어떤 면에서 열경화성 수지와 매우 유사합니다. 따라서 구성 요소를 만들기 직전에 혼합합니다. 그리고 두세 가지 액체 성분이 혼합물에 들어갑니다. 각각은 액체입니다. 그리고 시간과 약간의 온도와 결합하면 실제로 진정한 열가소성 수지로 중합됩니다. 그리고 후속 재활용을 가능하게 하는 것은 열가소성 특성입니다. 그리고 전통적인 열가소성 플라스틱이 아닌 반응성 열가소성 플라스틱이라는 장점은 강화 섬유를 둘러싸고 있는 동시에 열가소성 수지를 효과적으로 생성한다는 점입니다. 이는 점도가 매우 낮아 일반 열가소성 수지에서 형성될 수 있다는 것입니다. , 열경화성 유형 프로세스라고 해야 합니다. 용융된 열가소성 수지를 섬유 프리폼에 주입하거나 열가소성 수지와 섬유가 이미 결합된 열가소성 프리프레그를 사용한 다음 고온 및 고압에서 다시 장착할 때 얻을 수 있는 고온 및 고압이 필요하지 않습니다. , 일반적으로 금속 금형에서. 따라서 우리는 용융점 이상의 열가소성 수지를 처리하는 데 필요한 금형 도구의 복잡성과 비용을 피하고, 몰드 캐비티 내에서 보강재의 변형 및 이동과 함께 용융 열가소성 수지의 높은 점도로 인한 어려움을 피하고 있습니다.

CW: 비용 절감, 시간 절약 및 기본적으로 프로덕션에 상당한 의미가 있다고 생각합니다...

제이엠: 당신은 그것을 얻었다, 예. 따라서 생산 방법은 우리가 전통적인 열경화성 산업에서 하는 것과 유사하지만 툴링 비용은 기존 열가소성 수지를 처리하는 데 필요한 것보다 훨씬 낮습니다. 이는 대부분의 고객에게 큰 이점입니다. 열가소성 금형 도구 또는 단순히 열가소성 수지용 금형 도구에 선행 투자를 하고 싶지 않습니다.

CW: 그래서 이것을 더 많은 양의 생산을 위한 조력자로 보고 계십니까?

제이엠: 확실히, 우리는 그것이 더 높은 생산을 위한 조력자라고 믿습니다. 사이클 시간은 기존의 열경화성보다 짧을 수 있습니다. 공정 온도까지 램프 업, 체류 및 금형을 뒤집기 전에 다시 냉각할 필요가 없기 때문입니다. 따라서 우리는 기존의 오븐 또는 오토클레이브 경화 구성 요소와 비교하여 이 프로세스를 사용함으로써 속도 이점을 보고 있습니다.

CW: 그리고 물론, 흥미로운 점 중 하나는 거기에서 이 2차 부품을 다시 재활용할 수 있다는 것입니다. 그렇다면 이 자료의 수명 주기에서 이 3차 부품의 특징은 무엇입니까?

제이엠: 따라서 진정한 열가소성 수지인 2차 부품은 다른 모양으로 재형성될 수 있으며 일반적으로 작은 조각으로 절단된 다음 가열 금형 사이의 공동에 넣어 새로운 모양으로 압착될 수 있습니다. 따라서 모든 중복 2차 부품, 2차 부품의 모든 생산 폐기물을 가져와 다른 섬유 강화 플라스틱 부품 또는 섬유 강화 폴리머 부품으로 재형성할 가능성이 있습니다.

CW: 그리고 거기에서 이러한 3차 부품이 반드시 해당 자료에 대한 길의 끝은 아닙니다...

제이엠: 맞습니다... 그래서 우리는 이 3차 부품이 열가소성이기 때문에 거의 무한대로 재형성될 수 있다고 생각합니다. 그것들을 성형 팔레트로 자르는 과정, 우리가 성형 조각이라고 하면, 섬유에 마모율이 있습니다… 그래서 기계적 특성의 일부는 떨어지지만 강성, 열팽창률 및 왜곡과 같은 다른 기계적 특성은 떨어집니다. 온도가 꽤 잘 유지됩니다. 따라서 연속 섬유 구성 요소 또는 상대적으로 긴 섬유 구성 요소의 원래 강도가 아닌 고품질 섬유 강화 구성 요소를 얻을 수 있지만 확실히 여전히 강성, 열팽창 및 왜곡 온도 측면에서 이점이 있어 매우 가치가 있습니다. 3차 부품 시간을 다시 처리합니다.