三井化學開發TAFNEX碳纖維增強聚丙烯(CF/PP)單向(UD)膠帶用于制造汽車保險杠來梁 ,并與ARRK合作進行CFRTP結構分層失效優化方案
三井化學(日本東京)近期開發了一種TAFNEX碳纖維增強聚丙烯(CF / PP)單向(UD)的膠帶。TAFNEX采用新的PP配方和特殊的纖維界面技術,使全浸漬膠帶能夠比金屬和塑料減輕重量,同時還具備出色的加工性能、低吸濕性和短循環時間等特點。TAFNEX還可以通過低工藝溫度、良好的回收性能和較低碳足跡結構部件的高潛力來提高可持續性。
ARRK Engineering(德國)與三井化學合作,研究使用TAFNEX制造的汽車保險杠梁的仿真方法。此類安全相關部件的一個關鍵問題是準確預測復合材料中的分層。這種分析是必要的,因為分層可能會顯著降低強度并提供早期失效模式。但是,使用標準有限元建模(FEM)無法預測分層,因為它是將結構建模成為沒有厚度的殼或表面。
ARRK Engineering 開發的堆疊殼模型模擬技術,提高了分層預測精度,以幫助優化包覆成型 TAFNEX CF/PP UD 膠帶保險杠梁的吸收能量/故障負載。預測能力比傳統仿真技術強大。
歐洲雷神項目開發可量產的CFRTP氫氣罐
為期三年的歐洲雷神項目(由法國機械工業技術中心Cetim、弗吉亞、液化空氣集團、麗娜咨詢公司-CSM spA、Sirris、NTNU大學、CNRS Prime等合作)于2022 年結束,并得到了整個儲氫供應鏈合作伙伴的協助,測試并生產了15 個熱塑性塑料儲氫罐,目標是實現更廣泛的市場推廣。
該項目旨在開發一種具有成本效益的高壓容器,該容器可大規模生產用于車輛和運輸應用的儲氫,也可以環保回收。因為IV型儲氫瓶容器受到一些限制,暫時還未能實現更好地市場推廣。
三年期間,該項目與AFPT(德國)合作生產了15個熱塑性儲罐,其中包括兩個可以承受1500bar爆破壓力的參考罐。并在雷神項目進行了初步決定性測試之后,Cetim投資了一臺針對制造熱塑型塑料罐進行優化的新機器。交付時間2023年初。
德國航天中心完成碳纖維熱塑性復合材料制備的MFFD復合材料機身蒙皮鋪設
2023年1月,德國DLR結構與設計研究所完成了多功能機身演示器(MFFD)上殼的全尺寸8米長的機身蒙皮鋪層。該項目是打算制備完全由碳纖維增強熱塑性聚合物(CFRTP)復合材料建造一個8米長,4米直徑的機身部分,使每月生產60-100架飛機,機身重量減少10%,經常性成本降低20%。
由清潔航空資助,焊接MFFD機身演示器據說代表了由熱塑性復合材料制成的最大的已知航空結構。項目合作伙伴空中客車公司(法國)、Aernnova Aerospace(西班牙)和Premium AEROTEC(德國)于2014年開始,旨在大幅減輕重量,同時減少浪費和成本。
上殼表皮是來自東麗先進復合材料(荷蘭)的 Cetex TC1225 低熔點聚芳醚酮(LM-PAEK)碳纖維熱塑性預浸料,放置在用相同 LM-PAEK基體浸漬的 TC1225 LSP 薄膜上。由Laserline?GmbH(德國)提供的LDM二極管激光器和AFPT GmbH(德國)的多絲束鋪設頭進行了激光加熱的原位固結,以在上殼的Grunewald GmbH & Co. KG(Bocholt)放置工具上實現光滑的蒙皮。
英國國家復合材料中心(NCC)與山地自行車制造商Starling Cycles和熱塑性復合材料編織技術公司復合編織(布里斯托爾)已經證明碳纖維增強熱塑性塑料(CFRTP)可用于制造電動山地自行車車架。
NCC表示,這種能力將使使用CFRTP的自行車車架在使用壽命結束時(EOL)更容易修復和回收,抵消使用熱固性環氧樹脂的現成復合材料自行車 - 熱塑性塑料在加熱時會軟化。這一點意義重大,因為歐洲對電動自行車的需求預計將在未來幾年增長,預計銷量將從 2019年的3.7 萬輛增加到 2030 年的 17 萬輛。
當前,Starling Cycles用鋼制造其手工制作的電動自行車車架。然而,使用輕質熱塑性復合材料車架將增加自行車的續航里程并提供更具可持續性的產品。
CFTRP用于吉普車車頂支架
耐候性彩色模壓 (MIC) 碳纖維增強熱塑性塑料 (CFRTP) 中的第一個大批量結構車身應用首次出現在一系列車頂接支架上,以固定 2021 年吉普牧馬人 SUV(如上所示)和Stellantis 的角斗士皮卡的硬頂和軟頂。該復合材料具有與基準鋼相當的機械性能,重量明顯低于基準鋼。
數十年的經驗告訴我們,增強體纖維越長,所得復合材料的機械性能就越高。但納米復合添加劑的引入在一定程度上挑戰了這一說法,設計用于注塑成型的超短(但非納米級)碳纖維(USCF)增強熱塑性塑料(CFRTP)系列已被證明始終優于短纖維和長纖維(玻璃或碳纖維)熱塑性塑料。在復雜的幾何形狀中尤其如此,在這些幾何形狀中,很難在精細或高大的零件細節中實現良好的纖維穿透。這些被稱為KyronMax的化合物,可從三菱化學先進材料公司(美國)獲得。其優于傳統的熱塑性復合材料,而且還優于金屬。一個很好的例子是一系列車頂支架,用于固定 2021 年吉普牧馬人運動型多功能車 (SUV) 和來自斯特蘭蒂斯(美國)的角斗士皮卡上的可拆卸軟頂或硬頂。
KyronMax 化合物最初是為航空航天開發的,后來擴展到高性能體育用品應用,其中高溫熱塑性基體是一個優勢,并且在復雜的幾何形狀中實現高纖維滲透的能力對于以低重量滿足苛刻的機械要求至關重要。毫不奇怪,這些材料在汽車領域越來越受到關注,因為注塑工藝