Dziewiarstwo wkracza do branży kompozytów
Kompozyty wzmocnione włóknami z termoplastyczną osnową polimerową doskonale nadają się do zastosowania w branży transportowej i energetycznej. Jak dotąd, produkcja takich kompozytów wiązała się z łączeniem wielu pojedynczych części w jedną złożoną całość, co z jednej strony jest bardzo pracochłonnym i czasochłonnym zajęciem, a z drugiej może prowadzić do błędów w budowie struktury. W ramach finansowanego ze środków UE projektu MAPICC 3D (One-shot manufacturing on large scale of 3D up graded panels and stiffeners for lightweight thermoplastic textile composite structures) opracowano jednoetapowy proces wytwarzania trójwymiarowych preform, pozbawiony tych wszystkich etapów łączenia, a tym samym skracający czas produkcji. W szczególności ten zautomatyzowany proces pozwala na wytwarzanie elementów z włókien kompozytowych, takich jak włókno szklane, o wyrafinowanych kształtach. W przeciwieństwie do tradycyjnej technologii wytwarzania elementów kompozytowych technologia dziania trójwymiarowych kompozytów umożliwia wyprodukowanie bezpośrednio w maszynie dziewiarskiej elementów, które nie wymagają dalszego cięcia ani łączenia. Koncepcja MAPICC 3D pozwala na precyzyjne sterowanie włóknami w trzech wymiarach, tak aby dostosować właściwości mechanicznie materiału. Narzędzia do modelowania umożliwiają przewidzenie ostatecznych właściwości projektowanych elementów i kompozytów 3D, a tym samym ułatwią projektowanie zindywidualizowanych produktów końcowych. Ponadto wbudowanie czujników, rurek lub przewodów pozwoli na precyzyjne kontrolowanie jakości preform podczas produkcji oraz monitorowanie stanu kompozytu podczas użytkowania. Uczestnicy projektu opracowali wysokowydajny zautomatyzowany i dający się łatwo dostosować system wytwórczy dla wysokonakładowej produkcji preform tekstylnych. W celu wytworzenia prawdziwych trójwymiarowych elementów dzianych produkcja dzianin kompozytowych łączy w sobie podawanie osnowy, podawanie wątku oraz metody dziewiarskie. Aby zademonstrować wykonalność tego procesu produkcji, uczestnicy projektu MAPICC 3D opracowali różne prototypy do zastosowania zarówno w przemyśle motoryzacyjnym, jak i innych branżach Producent Volvo zastąpił pokrycie fotela kierowcy w samochodzie ciężarowym dzianiną z włókna szklanego, Coexpair stworzył konstrukcję kompozytową w kształcie litery F za pomocą tkanych włókien węglowych, a Finieris wyprodukował wysokowydajną sklejkę z włókna szklanego oraz wielowarstwowe panele z kompozytów na bazie polipropylenu. W porównaniu z tradycyjną dwuwymiarową technologią wytwarzania preform technologia tekstylna MAPICC 3D zwiększa wydajność o 30%, a tym samym wspiera tanią produkcję kompozytów. Nowo opracowane lekkie kompozyty o ulepszonych właściwościach mechanicznych mają szansę zastąpić konstrukcje metalowe w branży motoryzacyjnej, kolejowej czy energetycznej.
Słowa kluczowe
Dziewiarstwo, kompozyty tekstylne 3D, termoplastyczny, MAPICC 3D, lekki, preformy 3D
