ITA RWTH Aachen University, 섬유 코팅 라인 출시, 탄소 섬유 연구

편집자 주:CompositesWorld는 3월 3-5일로 예정된 JEC World 2020을 앞두고 여러 신제품 및 기술 발표를 받았습니다. 그 전시회가 5월로 연기되었지만 CW는 이제 우리가 받은 발표를 게시하고 있습니다. 그 중 하나입니다.

RWTH Aachen University(ITA, Aachen, Germany)의 Institut für Textiltechnik은 Aachen Center for Integrative Lightweight Construction의 공동 스탠드에서 유리 및 탄소 섬유 생산의 혁신을 발표하고 있습니다.

다중 섬유 코팅 시스템의 라이브 데모

부스에서 라이브로 ITA는 다중 재료 섬유 코팅 라인이 다양한 재료로 만들어진 조방사를 코팅하거나 함침시켜 열가소성 수지 및 탄소 섬유로 사전 함침 조방사라고도 하는 토우프레그를 생산하는 방법을 시연하고 있습니다. 토우프레그는 와인딩 또는 브레이딩으로 처리할 수 있습니다. 사용 예에는 자동차 또는 항공우주 산업의 구동축이 포함됩니다.

ITA는 이 시스템이 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며 빠른 출력이 가능하다고 말합니다. 최대 처리 온도가 400°C이므로 고온 열가소성 수지를 처리할 수 있으며 실험실 규모에서 다양한 재료로 신속하게 테스트할 수 있습니다. 현재 생산 속도는 사용된 재료와 시스템 구성에 따라 5m/min이며 ITA는 산업 규모로의 업스케일링이 가능하다고 말합니다. 이 공장은 열경화성 수지와 열가소성 수지를 처리할 수 있습니다.

이 라인을 사용하면 사용된 재료와 구성에 따라 최대 5mm 직경의 원형 단면과 최대 20mm 너비의 테이프 같은 형상을 가진 토우프레그를 5m/min의 생산 속도로 생산할 수 있습니다. 라인의.

탄소 섬유 생산 연구

또한, ITA는 핵심 연구 분야 중 하나인 탄소 섬유 생산을 선보이고 있습니다. ITA는 연간 1톤 미만의 생산 능력을 갖춘 지속적인 파일럿 규모의 탄소 섬유 생산 공장을 보유하고 있습니다. 비교적 작은 크기와 그에 따른 낮은 재료 투입량으로 인해 이 공장은 새로운 안정화 및 탄화 프로필의 개발과 새로운 섬유 크기 테스트에 이상적으로 적합하다고 ITA는 말합니다.

탄소 섬유 생산 연구의 현재 주요 목표는 안정화 시간을 초기 50분에서 약 21분으로 단축하는 것입니다. 결과 섬유는 Toray T700 탄소 섬유 수준입니다.

탄소 섬유 비용을 줄이는 또 다른 방법은 폴리에틸렌(PE)과 같은 대체 원료를 사용하는 것입니다. 이것은 탄소 섬유 가격을 약 50%까지 낮출 수 있다고 ITA는 말합니다. 기존의 방적 및 술폰화 공장으로 인해 ITA는 폴리올레핀을 기반으로 하는 비용 효율적인 탄소 섬유 생산을 다루는 선도적인 연구 기관 중 하나입니다.

섬유 기술 및 포토닉스

탄소 섬유 강화(CFRP) 구성 요소는 경화 및 드릴링된 CFRP 구성 요소에 접착되는 패스너로 조립되는 경우가 많습니다. ITA에 따르면 패스너를 직물 프리폼에 통합하고 최종 CFRP 구성 요소를 생산하기 위한 추가 경화 공정은 생산 공정 사슬을 단축할 수 있고 접합부의 성능을 50% 이상 높일 수 있습니다. 이를 위해서는 패스너용 직물에 고정밀 컷아웃이 필요합니다.

OP.EFRE가 자금을 지원하는 NRW 기반 프로젝트 CarboLase에서 레이저 재료 가공은 처음으로 자동화된 예비 성형 공정에 통합되었습니다. 공정의 참신함은 열에 손상을 주지 않고 섬유를 가공하는 재료 친화적인 초단파 펄스 레이저를 사용한다는 것입니다.

유연한 로봇 셀의 기술을 결합함으로써 이제 구성 요소 형상 및 배치 크기에 관계없이 통합 패스너가 있는 CFRP 구성 요소의 적시 생산이 가능합니다. 새로운 프로세스 체인으로 시연기는 완전 자동으로 생산되었습니다. 다음 그림은 패스너가 통합된 B-필러 세그먼트 형태의 데모를 보여줍니다.

이 기술은 파트너인 AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH &Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH 및 Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT와 협력하여 RWTH Aachen University의 Institut für Textiltechnik에서 개발했습니다.

고속 프리프레그 필라멘트 와인딩

ITA는 새로운 다중 필라멘트 와인딩 기술을 포함하여 필라멘트 와인딩 기술에 대해 많은 산업계와 협력하고 있습니다. 이 방법의 주요 이점은 많은 섬유(48개의 섬유가 있는 ITA의 시설)를 동시에 감을 수 있어 처리 속도가 50배 증가하고 단일 패스에서 100% 적용할 수 있다는 것입니다.

F.A. Kümpers GmbH &Co. KG와 함께 ZIM 프로젝트 MFWOptiPreg를 통해 고품질 프리프레그를 개발하면서 작업 속도가 더욱 빨라졌습니다. 최적화된 점착성(점착성) 및 섬유 파손, 높은 권취 속도 및 고품질 제품을 얻을 수 있습니다. Filament 권선은 원하는 방향(0°≤θ<90°)으로 섬유를 배향시키는 장점이 있습니다.

고품질 제품의 예로 이러한 프리프레그는 압력 용기 및 토션 샤프트 제조용으로 테스트를 거쳤습니다. 개발된 프리프레그는 이미 시장에 나와 있습니다.