Технология быстрого формования углепластика в 10 раз быстрее, чем традиционные установки

Стивен Мур | 06 марта 2023 г.

Японская компания Toray Industries разработала технологию быстрого интегрированного формования для мобильных компонентов из пластика, армированного углеродным волокном (CFRP). Эта технология объединяет легкую пористую сердцевину из пенопласта, армированного углеродным волокном (CFRF), с термореактивной оболочкой из препрега, обеспечивающей выдающиеся механические свойства.

Эта новая технология позволяет формовать мобильные компоненты из углепластика, такие как крыши автомобилей, в 10 раз быстрее, чем при использовании традиционной установки для формования в автоклаве. При этом масса детали вдвое меньше, чем у стальных аналогов. Toray намерен продолжить исследования и разработки, чтобы ускорить применение этой технологии в деталях электромобилей, где жизненно важны легкость и быстрота производства.

Компоненты из углепластика обычно состоят из сердцевины из пенополиуретана и термореактивной оболочки из препрега. Обычно эти легкие и жесткие конструкции применяются для изготовления больших панелей для самолетов, автомобилей, кораблей и инфраструктуры. Некоторые настаивают на сокращении времени производства, чтобы оптимально приклеить сердцевину после придания ей формы к коже. Кроме того, электрификация автомобилей делает все более важным снижение веса компонентов для увеличения запаса хода моделей, использующих тяжелые батареи. Новые виды транспорта, такие как городская воздушная мобильность и дроны, также могут получить огромную выгоду от легких материалов.

Новая технология быстрого интегрированного формования Toray позволяет изготавливать большие панели за один пресс. Это связано с тем, что этот подход одновременно формирует, подвергает термореактивной обработке и формованию, а также соединяет сердцевину из углепластика и термореактивную оболочку препрега в одной и той же форме.

Синхронизация расширения CFRF со временем отверждения препрега происходит значительно быстрее, чем при использовании традиционных процессов. Термореактивная смола препрега проникает в пористый углепластик и скрепляет материалы оболочки и сердцевины без использования клея, обеспечивая высоконадежную структуру соединения. Технология Toray открывает путь к быстрому производству крупных компонентов из углепластика.

CFRF — это запатентованный пористый материал. Его связующая смола становится гибкой при нагревании и одновременно расширяется под действием восстановительной силы углеродных волокон. Получающаяся трехмерная сеть коротких углеродных волокон прочно связывает связующую смолу и углеродные волокна.

CFRF обеспечивает значительно лучшую прочность, модуль упругости и ударопрочность по сравнению с обычными материалами сердцевины. Низкий диапазон удельной плотности 0,2–0,4 повышает производительность и облегчает сэндвич-структуры.

Компания Toray продемонстрировала свою концепцию, используя пресс для создания большой панели крыши автомобиля (длина 1,2 м, ширина 1,2 м, толщина 2,3 мм) всего за пять минут, что в 10 раз быстрее, чем при традиционном подходе. Компания оценила жесткость, покрываемость, звукоизоляционные свойства и другие практические аспекты, необходимые для производства автомобилей. В ходе важнейших испытаний на удар падающим весом Торэй подтвердил, что поверхность раздела обшивки не расслаивается и что ударопоглощение превосходное.

Дополнительная информация о текстовых форматах