目前,针对CFRT复合材料的成型工艺的研究主要集中在材料的自动化堆叠与高效裁切,以及多工艺多材料复合技术的开发,以实现降低材料损耗率、提高生产节拍和多部件集成化生产的目标。
ARRK公司在2016年开展了一项针对齿轮箱壳体的复合材料化技术研究,该项目采用碳纤维增强热塑性复合材料制备壳体,相比于传统铝合金齿轮箱壳体实现降重30%。在铺层设计环节中,有机板被设计为保证壳体整体刚度支撑作用,并通过拓扑受力分析将单向带有针对性的铺覆在齿轮箱壳体的传力通道上以起到局部结构增强作用。该部件首先将设计好的有机板与单向带预热并模压定型并通过水切裁切至半成品,而后将半成品再次预热置于注塑模具,并于注塑模具中安置壳体周圈连接螺母,最后注塑玻璃纤维增强树脂包覆螺母与连续纤维增强片材并形成内嵌金属紧固件的最终产品结构。
高性能、高强度的热塑性预浸料,以及天然纤维增强热塑性预浸料也将是未来的发展方向之一。目前,发达国家的连续纤维增强热塑性复合材料的产业已日趋完善,在连续纤维增强热塑性复合材料的应用方面,主要还是侧重于开发适用于汽车行业的大批量自动化、低材料损耗的生产工艺,如自动铺放技术的研发,以及进行多工艺多材料的复合生产技术的研发,以满足未来汽车行业多材料轻量化与集成化设计的发展趋势。
利用高性能、低密度的连续纤维增强热塑性复合材料已经是未来汽车轻量化发展中的重要解决方案之一,但是从复合材料到制品批量化应用的全系统生态链包含了诸多环节的创新与发展。
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