ITA RWTH Aachen University lanza una línea de revestimiento de fibra, investigación de fibra de carbono

Nota del editor:CompositesWorld recibió varios anuncios de nuevos productos y tecnología antes de JEC World 2020, que se había programado para el 3 al 5 de marzo. Aunque esa exhibición se pospuso para mayo, CW ahora publica los anuncios que recibimos. Este es uno de ellos.

El Institut für Textiltechnik de la Universidad RWTH Aachen (ITA, Aachen, Alemania) presenta innovaciones en la producción de fibra de vidrio y carbono en el stand conjunto del Centro de Aachen para la Construcción Integral Ligera.

Demostraciones en vivo del sistema de revestimiento multifibra

En vivo en el stand, ITA está demostrando cómo su línea de revestimiento de fibra de múltiples materiales recubre o impregna mechas hechas de varios materiales, produciendo estopas impregnadas, también conocidas como mechas preimpregnadas, a partir de termoplásticos y fibras de carbono. Los Towpregs se pueden procesar enrollando o trenzando. Los ejemplos de uso incluyen en ejes de transmisión en la industria automotriz o aeroespacial.

El sistema, dice ITA, tiene una amplia gama de aplicaciones y permite una salida rápida. Con una temperatura máxima de procesamiento de 400 ° C, también permite procesar termoplásticos de alta temperatura y realizar pruebas rápidamente con una variedad de materiales a escala de laboratorio. Las velocidades de producción actuales son de 5 m / min, dependiendo del material utilizado y la configuración del sistema, e ITA dice que es posible escalar a escala industrial. La planta puede procesar termoestables y termoplásticos.

Con esta línea se pueden producir estopas impregnadas con secciones circulares de hasta 5 mm de diámetro y geometrías en forma de cinta de hasta 20 mm de ancho a una velocidad de producción de 5 m / min, según el material utilizado y la configuración. de la línea.

Investigación sobre la producción de fibra de carbono

Además, ITA está mostrando su producción de fibras de carbono, una de sus áreas de investigación centrales. ITA tiene una planta de producción continua de fibra de carbono a escala piloto con una capacidad de producción de menos de una tonelada por año. Debido a su tamaño comparativamente pequeño y al bajo consumo de material resultante, la planta es ideal para el desarrollo de nuevos perfiles de estabilización y carbonización y la prueba de nuevos tamaños de fibra, dice ITA.

El principal objetivo actual de la investigación en la producción de fibra de carbono es acortar el tiempo de estabilización de 50 minutos iniciales a aproximadamente 21 minutos. Las fibras resultantes están al nivel de una fibra de carbono Toray T700.

Otro enfoque para reducir el costo de las fibras de carbono es el uso de materias primas alternativas como el polietileno (PE). Esto puede reducir el precio de la fibra de carbono en aproximadamente un 50%, dice ITA. Debido a las plantas de hilado y sulfonación existentes, ITA es uno de los principales institutos de investigación que se ocupa de la producción de fibras de carbono rentables basadas en poliolefinas.

Tecnología textil y fotónica

Los componentes reforzados con fibra de carbono (CFRP) a menudo se ensamblan mediante sujetadores que se pegan en el componente CFRP curado y perforado. Según ITA, la integración de los sujetadores en una preforma textil y un proceso de curado adicional para producir el componente CFRP final puede acortar las cadenas del proceso de producción y puede aumentar el rendimiento de la junta en al menos un 50%. Esto requiere cortes de alta precisión en el tejido para los sujetadores.

En el proyecto CarboLase basado en NRW, financiado por OP.EFRE, el procesamiento de material por láser se integra por primera vez en un proceso de preformado automatizado. Una novedad en el proceso es el uso del láser pulsado ultracorto respetuoso con el material, que procesa los tejidos sin dañarlos térmicamente.

Al combinar las tecnologías en una celda robótica flexible, ahora es posible la producción justo a tiempo de componentes de CFRP con sujetadores integrados, independientemente de la geometría del componente y el tamaño del lote. Con la nueva cadena de procesos, los demostradores se produjeron de forma totalmente automática. En la siguiente figura se muestra un demostrador en forma de segmento de pilar B con sujetadores integrados.

Esta tecnología fue desarrollada por el Institut für Textiltechnik de la Universidad RWTH Aachen, abreviado ITA, en colaboración con sus socios AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH &Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH y el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT.

Devanado de filamentos preimpregnados de alta velocidad

ITA está trabajando con muchas industrias en la tecnología de bobinado de filamentos, incluida su novedosa tecnología de bobinado multifilamento. La principal ventaja de este método, dice ITA, es que muchas fibras (instalación en ITA con 48 fibras) se pueden enrollar simultáneamente, lo que aumenta la velocidad de procesamiento en un factor de 50 y permite una cobertura del 100% en una sola pasada.

La velocidad de trabajo se ha incrementado aún más con el desarrollo de preimpregnados de alta calidad a través del proyecto ZIM MFWOptiPreg con la empresa F.A. Kümpers GmbH &Co. KG. Se pueden lograr la adherencia optimizada (adherencia) y la rotura de la fibra, altas velocidades de bobinado y productos de calidad. El devanado de filamentos tiene la ventaja de orientar las fibras en la dirección deseada (0 ° ≤θ <90 °).

Como ejemplo de productos de calidad, estos preimpregnados han sido probados para la fabricación de recipientes a presión y ejes de torsión, dice ITA. El preimpregnado desarrollado ya está disponible en el mercado.