견인을 펴는 방법은 무엇입니까?

특집 기사 "확산 견인차"가 인쇄되면서 이 사이드 스토리는 많이 달랐습니다. 우리가 모르는 부분에 대해 주로 이야기했습니다. 견인이 퍼진 방법에 대해. 그리고 나서 AZL 뉴스레터 NewsLIGHT #7:ITA에서 "보강 토우 처리를 위한 새로운 초음파 살포 프로세스라는 제목의 기사를 보았습니다. ". RWTH Aachen University(독일 Aachen)의 Institute for Textile Technology(ITA)는 2011년부터 스프레드 토우 방법을 연구하고 있는 것으로 나타났습니다. 각각의 영향 요인과 이를 최적화하는 방법에 대해 설명합니다. 결과적으로 ITA는 고속 생산을 가능하게 하는 신기술을 개발했습니다. — 최대 100m/min — 폭의 변화가 훨씬 적은 스프레드 토우 테이프 통합 제어 덕분입니다. ITA는 이 기술을 AutoTow라고 부릅니다. .

스프레드 견인 기술 이해

ITA는 테이프를 추구하기 위해 연구를 시작했습니다. "우리는 직조 및 비압축 직물이 상당한 절단 낭비를 발생시키고 최적화된 디자인을 허용하지 않는다는 것을 확인했습니다."라고 Happach는 회상합니다. "섬유가 모두 하중 방향으로 적용되지 않기 때문에 섬유가 낭비됩니다." 따라서 그의 팀은 자동 테이프 배치를 살펴보기 시작했습니다. 그러나 당시에는 테이프 공급과 지식이 모두 부족했다고 Happach는 말합니다. "그래서 우리는 건조 섬유, 결합 테이프를 개발하기로 선택하여 자체적으로 만들었습니다. 첫 번째." 그러나 이를 위해서는 먼저 확산을 이해해야 했습니다.

Happach는 로빙을 더 넓고 얇은 테이프로 퍼뜨리는 세 가지 기본 방법을 설명합니다.

확산 기술 및 프로세스 매개변수

출처:ITA 테이프 센터, RWTH Aachen 대학교.

스프레더 바 탄소 섬유 생산자 Zoltek이 2001년에 제출한 특허에서 사용된 가장 오래되고 가장 기본적인 기술인 것으로 보입니다. Happach는 장비 공급업체인 Karl Mayer도 테이프 및 스프레드 견인 직물 기계의 스프레더 바에 의존했다고 말합니다. "이 방법의 문제는 생산 속도를 25m/min으로 제한한다는 것입니다."라고 그는 말합니다. “더 높이 올라가려고 하면 마찰이 너무 높아서 로빙 필라멘트가 손상됩니다. 바 살포는 또한 최대 살포 폭으로 제한됩니다. 초기 너비의 최대 3배까지 로빙을 퍼뜨릴 수 있습니다.”

공기 살포 , Happach는 더 낮은 면적 중량을 위해 최대 퍼짐 폭이 요구될 때 사용된다고 말합니다. "공기 흐름은 필라멘트를 분리하고 마찰이 적기 때문에 훨씬 적은 필라멘트 손상으로 초기 로빙 폭의 최대 6-7배까지 퍼질 수 있습니다."라고 그는 설명합니다. "고장력에서 막대 위로 섬유를 당기는 일이 없습니다."

그러나 유리나 탄소섬유에 적용되는 크기에 따라 한계가 있다. Happach는 "에폭시 및 기타 열경화성 수지용 섬유 크기는 끈적해질 수 있으므로 공기 확산 과정에서 필라멘트를 쉽게 분리할 수 없습니다."라고 설명합니다. 이 경우 크기를 조금 나누기 위한 전처리가 필요할 수 있습니다. 그러나 열가소성인 열가소성 매트릭스 수지와 호환되는 크기는 전혀 끈적거리지 않고 크기가 조정되지 않은 섬유와 거의 같은 역할을 합니다. 즉, 필라멘트간 접착이 없습니다. Happach는 "그래서 퍼뜨리기는 쉽지만 부서지기 쉽기 때문에 다루기가 어렵습니다."라고 말합니다.

초음파 살포 Happach는 "많은 에너지를 전달하는 반 실린더 모양의 소노트로드를 사용하지만 스프레더 바와 동일한 기본 원리를 사용합니다. 로빙은 소노트로드를 감싸고 초음파를 적용하면 필라멘트가 진동하고 표면에 정착하여 퍼집니다.” 이 기술은 더 높은 퍼짐 비율(즉, 더 큰 섬유 토우를 매우 얇고 넓은 테이프로 퍼짐)을 생성할 수 있지만 유리 섬유 또는 피치 기반 탄소 섬유는 너무 부서지기 쉽고 부서지기 때문에 사용할 수 없습니다.

Happach는 "기계적으로 유도된 저주파 진동을 사용할 수도 있으며 열을 사용하여 섬유 크기를 부드럽게 할 수 있으므로 필라멘트가 더 쉽게 이동할 수 있습니다."라고 말합니다.

자동 견인

ITA는 문제를 극복하기 위해 AutoTow를 개발했습니다. 이러한 기본 확산 방법으로. Happach는 Tape Center가 주로 24K, 50K 및 60K 견인(그가 언급한 Mitsubishi에서 가져온 것)과 함께 작동하는데, 그 이유는 확산 효과가 가장 높기 때문입니다. “우리는 회전할 수 있기 때문에 최대 100m/min의 더 높은 생산 속도에 도달할 수 있습니다. 최대 80m/min의 개별 스프레더 바 "라고 설명한다. “따라서 상대속도는 20m/min으로 필라멘트 손상 없이 살포하기에 좋습니다.”

Happach는 입력 로빙/견인이 다양하기 때문에 지적합니다. , 출력 스프레드 토우의 너비도 다양합니다. “프리프레그 테이프를 사용하여 공급업체는 단순히 가장자리를 잘라냅니다. 그러나 우리는 수지가 훨씬 적은 건조 접착 테이프로 시작하여 가장자리를 자르기가 너무 어렵습니다.” Happach의 팀은 살포 폭을 제어하기 위해 더 나은 수단이 필요하다는 것을 깨달았습니다.

“우리는 카메라를 사용합니다. 스프레더로 들어오고 나가는 너비를 측정하기 위해"라고 설명합니다. “알고리즘 이 너비 측정, 프로세스 속도 및 각 재료에 대한 알려진 특정 요소를 사용하여 속도를 제어하고 계산합니다. 각각의 5개의 회전 막대 테이프 너비를 지속적으로 조정합니다. 편차를1밀리미터 미만으로 줄일 수 있습니다. .”

"우리는 감싸기 각도를 조정할 수도 있습니다. 각 스프레딩 바 주변을 로빙하는 것입니다."라고 Happach는 계속 말하지만 "실시간은 아닙니다." 따라서 이것은 각 생산 실행에 대한 보정과 비슷합니다. “다른 모든 작업은 인라인으로 이루어집니다. "라고 주장한다. “견인 폭을 25mm에서 30mm로 늘리려면 해당 숫자를 입력하고 몇 초 안에 제작 중 변경 , 및 100m/min까지 고속으로."

향후 개발

ITA Tape Center의 목표는 전체 테이프 프로세스 체인을 확보하는 것입니다. 산업 발전을 지원하기 위해. "우리의 목표는 업계 파트너를 유치하여 새로운 솔루션을 개발하도록 하는 것입니다."라고 Happach가 설명합니다. “테이프 생산 라인과 부품 생산 라인을 구축하는 중입니다. 또한. 우리는 사이징, 퍼짐, 테이프 생산, 자동 테이프 부설 및 경화와 같은 모든 작업을 수행하기를 원합니다.” 그는 ITA가 결코 기계 공급업체나 부품 제조업체가 되지 않을 것이라고 말합니다. "우리는 더 얇은 층을 보았기 때문에 경량의 얇은 플라이 부품 생산을 달성하고자 합니다. , 기계적 특성이 높을수록 . 이제 우리는 고속 및 고품질 수준으로 건조된 결합 테이프를 생산할 수 있으므로 우리의 목표는 면적 중량을 줄이고 다음으로 열가소성 수지를 생산하는 것입니다. 및 열경화성 프리프레그 테이프.”