该工艺创新在同一个模具中同时成型、模具、热固性和粘合芯和表皮,实现这一速度比传统高压釜成型设置快 10 倍。
Toray 和 Takagi Seiko Corp.(日本富山)用 CFRF 芯和 CFRP 蒙皮塑造了这个大型模型构件。图片来源:Toray Industries Inc.
Toray Industries Inc.(日本东京)开发了一种用于碳纤维增强塑料 (CFRP) 移动部件的快速集成成型技术。这种材料将轻质多孔碳纤维增强泡沫 (CFRF) 芯材与热固性预浸料夹在中间。据报道,该工艺创新使模塑此类部件成为可能——例如汽车车顶——比传统的高压釜模塑设置快 10 倍。Toray 在新能源和工业技术开发组织 (NEDO) 的创新结构材料研究与开发项目下获得了这项技术进步的发现。
CFRP 成员通常将聚氨酯泡沫芯与热固性预浸料皮夹在中间。这些轻型刚性结构的常见应用是用于飞机、汽车、船舶和基础设施的大型面板。一些制造商已经推动缩短制造时间,以便在将芯成型到皮肤上后以最佳方式粘合。
东丽证实皮芯界面没有分层,冲击吸收性极佳。
东丽的新型快速集成成型技术使一次冲压制造大型面板成为可能。该方法同时成型、热固性和模具,并将芯和表皮粘合在同一模具中。最终,将 CFRF 的膨胀与预浸料的固化时间同步,比传统工艺要快得多,东丽报告说。预浸料的热固性树脂渗透到多孔 CFRF 中,无需使用粘合剂即可粘合表皮和芯材,从而形成高度可靠的粘合结构。东丽的技术可能为快速生产大型 CFRP 部件铺平道路。
据该公司称,CFRF 的强度、弹性模量和抗冲击性明显优于传统芯材。其 0.2 至 0.4 的低比重范围可以提高性能并减轻夹层结构的重量。
东丽通过使用压力机在短短五分钟内制造出大型汽车顶板(长 1.2 米,宽 1.2 米,厚 2.3 毫米)来展示其概念。该公司评估了汽车生产的刚度测试、涂层能力、隔音性能和其他实际方面。在重要的落锤冲击测试中,东丽证实皮芯界面没有分层,冲击吸收性非常好。
东丽表示,将继续进行研发,以加速该技术在电动汽车零部件中的应用,轻量化和快速生产对电动汽车零部件至关重要。该公司还希望培育城市空中交通 (UAM) 和受益于轻质材料的无人机等新兴交通方式。