TPRC與航空和汽車行業的合作伙伴完成包覆成型項目

熱塑性復合材料研究中心(簡稱“TPRC”)最近完成了一項為期兩年的合作項目。

在兩年的合作開發中，TPRC及其成員聯合具備不同專長的公司，如Autodesk、Harper Engineering、克勞斯瑪菲、Safran、Samvardhana Motherson Peguform (SMP)和Victrex PLC等，通過采用熱塑性復合材料的包覆成型技術，設計并制造了一種先進的示范部件。該部件是一種典型的網格加筋板，常見于飛機應用中，其高強度、高剛性和高尺寸精度，對生產工藝提出了極高的要求。首先，采用TenCate Cetex TC1225 C/PAEK模壓成型出熱塑性復合材料的嵌件，然后采用Victrex PEEK 90HMF40對嵌件進行包覆成型。這種復合材料相對較低的熔化溫度，使得采用PEEK的包覆成型可以在嵌件溫度適中的情況下完成。注射的聚合物的熱量，可以熔化固體嵌件的表面，從而使得這種材料組合非常適合兩步法的包覆成型工藝。

這種包覆成型工藝將模壓成型和注塑成型的優勢集于一體：一種幾何形狀相對簡單的連續纖維增強的殼體，由注塑成型的復雜網格進行加固。然而，這種注塑模具的設計卻較為復雜，特別是當這項工藝與連續纖維增強熱塑性塑料相結合時，就變得更具挑戰性。因此，對于那些越來越需要在早期階段就要考慮可制造性的復合材料工程師們而言，數字化工藝設計工具必不可少。TPRC的研究人員Mark Bouwman、Thijs Donderwinkel和Jeroen Houwers為此而開展了試驗驗證和有關包覆成型工藝機理的基礎性建模研究。他們采用一種熱成型的軟件包(AniForm)并結合Autodesk Moldflow軟件，來預測界面強度以及由加工中的殘余應力引起的翹曲，并將這些轉變成數字模型。