幾十年來,熱固性塑料(SMC)和熱塑性塑料(GMT和熱塑性預(yù)浸料)都使用了壓縮成型,但一系列新的發(fā)展擴大了其范圍,使復(fù)合材料部件能夠滿足對減少浪費、縮短周期時間以及增加多功能性和可持續(xù)性日益增長的需求。
混合型SMC將短纖維化合物與連續(xù)纖維預(yù)浸料和單級壓縮成型相結(jié)合,為飛機機艙,貨物和二級結(jié)構(gòu)應(yīng)用生產(chǎn)輕質(zhì),復(fù)雜和集成的零件
混合SMC技術(shù)是由CTC研究員MarcFette在2015年11月的路易斯湖復(fù)合材料(加拿大阿爾伯塔省)演示和2016年題為“混合薄板成型復(fù)合飛機部件的自動化和低成本生產(chǎn)”的論文中描述的。這項研究是與空客、LaFT/Helmut-Schmidt-University(漢堡, 德國)和Polynt Composites Germany GmbH (Miehlen, 德國)合作完成的。該團隊開發(fā)了一種用于航空航天應(yīng)用的新型阻燃SMC,并于2015年6月21日至25日在德國柏林舉行的第15屆歐洲材料阻燃與保護會議(FRPM15)上發(fā)布。該材料通過了空中客車運營有限公司(德國漢堡)的認(rèn)證,并作為CTC開發(fā)混合動力SMC的基礎(chǔ)。
CTC討論了兩種SMC產(chǎn)品的測試結(jié)果:用短切玻璃纖維增強的HUP 63/25 GF和用碳纖維增強的HUP 27/25 CF。這兩種產(chǎn)品都采用不飽和聚酯樹脂制成,符合飛機內(nèi)飾的火焰、煙霧和毒性(FST)要求。在混合SMC部件中,通過沿高負(fù)載路徑放置預(yù)浸漬的連續(xù)編織或單向織物來增強短纖維性能。另外,還可以使用定制纖維放置(TFP)補丁。這些可以吸收主要的力量,而SMC可以實現(xiàn)復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),包括集成肋、接口和連接點(例如電纜支架)以及金屬緊固件和插入件。
短纖維SMC可以實現(xiàn)復(fù)雜形狀和金屬插入,而連續(xù)纖維增強,如預(yù)浸帶或定制纖維放置(TFP)補丁(右),可以提高承重能力和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)性能
混合SMC部件可以在壓縮模壓機中在145-155°C下在120-180秒內(nèi)固化。由此產(chǎn)生的部件實現(xiàn)了高設(shè)計自由度和高達90%的材料使用率,相對較低的飛機應(yīng)用材料成本和較高的自動化水平(LoA)。可回收的碳纖維面紗可用于SMC,寶馬已將其用于汽車生產(chǎn),CTC已將其用于飛機內(nèi)飾和貨物應(yīng)用。德國波利特復(fù)合材料公司和CTC還開發(fā)了用于飛機應(yīng)用的再生碳纖維SMC,波利特將其作為碳產(chǎn)品進行銷售。
再生CF模塑化合物
碳纖維復(fù)合材料制成的零件外觀越來越受歡迎
2016年IBEX的未來材料展覽展出了一個由USC的Strand Composite制成的手機殼和其他物體,以及由121c制成的滑板甲板(左)和由CTC Stade用Flake SMC制成的滑雪板坯料
Callaway的Big Bertha Fusion司機和球道伍茲(右)高爾夫球桿使用A. Schulman的新型Forged Preg連續(xù)碳纖維SMC