ITA RWTHアーヘン大学が繊維コーティングライン、炭素繊維研究を開始

編集者注：CompositesWorldは、3月3日から5日に予定されていたJEC World 2020に先立ち、いくつかの新製品とテクノロジーの発表を受けました。その展示会は5月に延期されましたが、CWは現在私たちが受け取った発表を公開しています。これはそのうちの1つです。

RWTHアーヘン大学（ITA、アーヘン、ドイツ）のInstitutfürTextiltechnikは、アーヘン統合軽量建設センターの共同スタンドでガラスと炭素繊維の生産における革新を紹介しています。

マルチファイバーコーティングシステムのライブデモンストレーション

ブースでライブを行うITAは、マルチマテリアルファイバーコーティングラインがさまざまな素材で作られたロービングをコーティングまたは含浸し、熱可塑性プラスチックとカーボンファイバーからプリプレグロービングとも呼ばれるトウプレグを製造する方法をデモンストレーションしています。トウプレグは、巻き取りまたは編組によって処理できます。使用例には、自動車または航空宇宙産業のドライブシャフトが含まれます。

ITAによると、このシステムには幅広いアプリケーションがあり、高速出力が可能です。最高処理温度は400°Cで、高温の熱可塑性プラスチックを処理することもでき、実験室規模でさまざまな材料を使用して迅速にテストできます。現在の生産速度は、使用する材料やシステムの構成にもよりますが、5 m / minであり、ITAによると、産業規模へのアップスケーリングが可能であるとのことです。このプラントは、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を処理できます。

このラインにより、使用する材料と構成に応じて、直径5 mmまでの円形断面、幅20mmまでのテープ状の形状のトウプレグを5m / minの生産速度で生産できます。ラインの。

炭素繊維生産研究

さらに、ITAはコア研究分野の1つである炭素繊維の生産を紹介しています。 ITAは、年間1トン未満の生産能力を持つ継続的なパイロット規模の炭素繊維生産プラントを持っています。サイズが比較的小さく、材料の投入量が少ないため、このプラントは、新しい安定化および炭化プロファイルの開発と、新しい繊維サイジングのテストに最適です。

炭素繊維生産の研究の現在の主な目標は、安定化時間を最初の50分から約21分に短縮することです。得られた繊維は東レT700炭素繊維のレベルです。

炭素繊維のコストを削減するための別のアプローチは、ポリエチレン（PE）などの代替原料の使用です。これにより、炭素繊維の価格を約50％削減できるとITAは言います。既存の紡績およびスルホン化プラントにより、ITAは、ポリオレフィンをベースにした費用効果の高い炭素繊維の製造を扱う主要な研究機関の1つです。

テキスタイルテクノロジーとフォトニクス

炭素繊維強化（CFRP）コンポーネントは、多くの場合、硬化および穴あけされたCFRPコンポーネントに接着された留め具によって組み立てられます。 ITAによると、ファスナーをテキスタイルプリフォームに統合し、最終的なCFRPコンポーネントを製造するための追加の硬化プロセスにより、製造プロセスチェーンを短縮し、ジョイントのパフォーマンスを少なくとも50％向上させることができます。これには、ファスナー用のテキスタイルに高精度のカットアウトが必要です。

OP.EFREが資金提供するNRWベースのプロジェクトCarboLaseでは、レーザー材料処理が初めて自動化された予備成形プロセスに統合されました。このプロセスの目新しさは、材料に優しい超短パルスレーザーの使用です。これは、テキスタイルを熱的に損傷することなく処理します。

柔軟なロボットセルでテクノロジーを組み合わせることにより、コンポーネントの形状やバッチサイズに関係なく、統合されたファスナーを備えたCFRPコンポーネントのジャストインタイム生産が可能になりました。新しいプロセスチェーンにより、デモンストレーターは完全に自動的に作成されました。次の図に、ファスナーが組み込まれたBピラーセグメントの形のデモンストレーターを示します。

この技術は、パートナーのAMPHOS GmbH、Kohlhage Fasteners GmbH＆Co。KG、LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH、およびFraunhofer Institute for Laser Technology ILTと共同で、アーヘン工科大学（略称ITA）のInstitutfürTextiltechnikによって開発されました。

高速プリプレグフィラメントワインディング

ITAは、その新しいマルチフィラメントワインディングテクノロジーを含むフィラメントワインディングテクノロジーに関して多くの業界と協力しています。この方法の主な利点は、多くのファイバー（48本のファイバーを備えたITAの施設）を同時に巻くことができることです。これにより、処理速度が50倍になり、1回のパスで100％のカバレッジが可能になります。

F.A.KümpersGmbH＆Co。KG社とのZIMプロジェクトMFWOptiPregを通じて、高品質のプリプレグが開発されたことで、作業速度がさらに向上しました。最適化されたタック（粘着性）と繊維の破損、高い巻き速度と高品質の製品を実現できます。フィラメントワインディングには、ファイバーを目的の方向（0°≤θ<90°）に配向させるという利点があります。

高品質の製品の例として、これらのプリプレグは圧力容器とトーションシャフトの製造についてテストされているとITAは言います。開発されたプリプレグはすでに市場に出回っています。