일렉트로임팩트, 도레이, 야니키, 대형 열가소성 복합소재 부품 고속 제조 개척

일렉트로임팩트(Electroimpact, 미국 워싱턴주 무킬테오), 도레이 어드밴스드 컴포지트(Toray Advanced Composites, 미국 캘리포니아주 모건힐), 야니키 인더스트리(Janicki Industries, 미국 워싱턴주 세드로울리) 간 공동 개발이 대형 열가소성 복합소재 부품 고속 제조에서 비약적 발전을 이루었다고 보고되었습니다. 이 프로젝트는 분당 최대 4,000인치(100미터)의 고속 증착률로 대규모 열가소성 부품을 제조할 수 있는 자동화된 비용 효율적 가공 기술 개발로 이어졌습니다.

일렉트로임팩트의 고속 자동 섬유 배치(AFP) 장비가 가변 스팟 크기 레이저 가열 시스템으로 열가소성 소재 가공용으로 개선되었습니다. 이 시스템은 개별 토우 전반에 걸쳐 견고한 공정 제어를 위한 광범위한 가공 온도 범위를 사용해 심각한 윤곽을 수용하면서 AFP 적층 중 열가소성 복합소재 부품의 수리를 가능하게 하여 부품 제조 중 폐기물 리스크를 줄입니다.

파트너들은 가벼운 택 레벨이나 무거운 택 레벨에서 부품 형상 보장을 위해 분당 4,000인치(분당 100미터)까지 가공 속도를 달성했다고 밝혔습니다. "이러한 발전이 AFP 신뢰성 향상, 인라인 실시간 검사, 유지보수 간격 증가와 결합되면, 결과적인 AFP 4.0 가공은 현재 생산성을 4~6배 증가시킵니다."라고 일렉트로임팩트 수석 엔지니어 마이클 아사디(Michael Assadi)는 말합니다.

생산 효율을 극대화하기 위해 AFP 적층은 오토클레이브 밖(OOA) 가열 레이업 툴링 시스템에 직접 형성되며, 이는 야니키 인더스트리가 엔지니어링한 것으로 완전 통합이 인시투에서 이루어져 완전한 열 공정 사이클을 1시간 미만으로 달성합니다. 이 툴링 시스템은 기존 가열 프레스 응용 분야에는 너무 큰 부품을 수용할 수 있도록 확장 가능하도록 설계되었으며, 고온 오토클레이브보다 현저히 빠른 사이클 타임을 달성한다고 합니다.

"이 기술의 핵심은 공정 전반에 걸쳐 가장자리에서 가장자리까지 균일한 급속 가열 및 냉각 속도입니다."라고 야니키 R&D 디렉터 토드 체이스(Todd Chace)는 말합니다. "진공 백 온리(VBO) 압력 하에서 완전한 통합은 용융, 흐름, 결정화의 핵심 단계를 정밀한 온도 제어로 제어함으로써 달성됩니다."

도레이 세텍스 TC1225 저융점 PAEK(LMPAEK) 단방향 테이프가 도레이 어드밴스드 컴포지트에서 선정되어 가공을 추가로 최적화했습니다. 최고의 함침 수준을 입증한 TC1225 LMPAEK는 고도로 일관된 고품질 부품 생산을 가능하게 하면서도 통합 사이클 동안 섬유 번들을 적실 필요가 없어 OOA 가공을 근제로 공극률로 가능하게 한다고 합니다. 다른 PAEK 기반 시스템에 비해 상대적으로 낮은 가공 온도와 결합되어 도레이 세텍스 TC1225 LMPAEK는 비교 가능한 기계적 특성을 달성하면서 더 빠른 레이업 속도를 가능하게 합니다.

"개별적으로 각각의 기술은 열가소성 복합소재 가공의 진일보를 나타냅니다. 결합되면 대규모 신속 부품 제작에서 큰 도약이 이루어지며, 가치 사슬 전반의 파트너십이 열가소성 복합소재의 산업 채택을 발전시키는 데 중요함을 강조합니다."라고 도레이 어드밴스드 컴포지트 기술 및 전략 마케팅 부사장 스티브 시즈(Steve Cease)는 결론짓습니다.