วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติกหมายถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการหลอมรวมของเส้นใยคาร์บอนและเรซินเทอร์โมพลาสติก มีความยากต่างกันอย่างมากในความยากของการหลอมรวมระหว่างรูปแบบต่างๆ ของเส้นใยคาร์บอนและเรซินเทอร์โมพลาสติกประเภทต่างๆ และยังมีความแตกต่างอย่างมากในช่องว่างด้านประสิทธิภาพหลังจากการหลอมรวมอีกด้วย ปัจจุบันประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิตที่เกิดจากเส้นใยคาร์บอนต่อเนื่องและเรซินโพลีเอเทอร์อีเทอร์คีโตนเทอร์โมพลาสติกนั้นดีเยี่ยม และการเตรียมวัสดุคอมโพสิตนี้มีความเป็นไปได้ในการผลิตจำนวนมาก
ในกระบวนการของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติกจากทฤษฎีสู่การปฏิบัติ การเตรียมวัสดุคอมโพสิตเป็นลิงค์ที่ยากกว่า และลิงค์อื่น ๆ คือวิธีที่จะทำให้วัสดุคอมโพสิตเป็นส่วน ๆ ที่มีรูปร่างต่าง ๆ ได้อย่างง่ายดายในขณะที่ยังคงรักษาโครงสร้างทางกายภาพที่เหมือนกัน ความสมบูรณ์และข้อดีด้านประสิทธิภาพทางกล เพื่อแก้ปัญหาในสองลิงก์ข้างต้น ไม่เพียงแต่จำเป็นต้องมีการวิจัยเชิงทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังต้องมีการทดสอบภาคปฏิบัติด้วย โซลูชันการแปรรูปและการขึ้นรูปใดบ้างที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นไปได้ในปัจจุบัน Zhishang New Materials จะนำคุณผ่านมันไป
กระบวนการขึ้นรูปแบบคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติก 5 กระบวนการที่ใช้งานได้จริงในปัจจุบัน
1. การปั้นแบบจุ่มละลาย
การเคลือบแบบหลอมละลายเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในการเตรียมเทปเคลือบโพลีเมอร์แบบผลึก มัดเส้นใยคงที่แบบขนานและทิศทางเดียวจะถูกดึงออกมาจากโครงป้อนลวดของอุปกรณ์ชุบหลอม และส่งไปยังถังชุบหลอมเพื่อชุบด้วยเทอร์โมพลาสติกเรซิน หลังจากผ่านเตาที่มีอุณหภูมิสูง และหลังจากถูกกดลงในเทปพรีเพกด้วยลูกกลิ้งกดร้อน ก็จะพันเป็นม้วนด้วยระบบขดลวด แกนหลักของกระบวนการหลอมเคลือบคือการเพิ่มการกระจายตัวของมัดเส้นใยให้สูงสุด และแทรกซึมเข้าไปด้านในของมัดเส้นใยได้อย่างสมบูรณ์
ในวิธีนี้ เรซินในสถานะหลอมเหลวจะชุบมัดเส้นใยที่กระจัดกระจายภายใต้แรงกดระดับหนึ่ง ตามหลักการแล้ว ด้านในของมัดเส้นใยจะถูกแทรกซึมเข้าไปจนหมด และสุดท้ายจะถูกทำให้เย็นลงเพื่อให้ได้แถบไฟเบอร์พรีเพกหรือพรีเพก กระบวนการหลอมชุบนั้นเรียบง่าย โดยพื้นฐานแล้วไม่มีก๊าซระเหยในระหว่างกระบวนการ และสามารถควบคุมปริมาณเส้นใยของพรีเพกได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม ผลการทำให้มีขึ้นไม่ดีในระบบเรซินที่มีความหนืดสูง และเป็นเรื่องยากที่เส้นใยจะแพร่กระจายและกระจายตัว
การทดลองพบว่าหลังจากส่งผ่านคาร์บอนไฟเบอร์ผ่านหัวชุบที่ออกแบบเองซึ่งติดตั้งบนเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยว เรซิน PA66 ที่ผสมกับสารต้านอนุมูลอิสระจะถูกเติมลงในถังป้อนเพื่อละลายและกลายเป็นพลาสติก ดังนั้นจึงเคลือบคาร์บอนไฟเบอร์แบบต่อเนื่อง การชุบเพื่อผลิตเทปพรีเพกทิศทางเดียว CF/PA66 ที่มีส่วนประกอบของคาร์บอนไฟเบอร์ต่างกัน
2. การขึ้นรูปแบบฉีดขึ้นรูป
ในปัจจุบัน กระบวนการขึ้นรูปของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สับ (SCF) ส่วนใหญ่เป็นกระบวนการขึ้นรูปแบบอัดขึ้นรูปและการฉีดขึ้นรูป ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป คุณสมบัติทางรีโอโลยีของการหลอมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่สับส่วนใหญ่จะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิในกระบวนการผลิตและแรงเฉือน เมื่ออุณหภูมิในการประมวลผลต่ำกว่าค่าวิกฤติ ความหนืดปรากฏของการหลอมจะลดลงเมื่ออุณหภูมิในการประมวลผลเพิ่มขึ้น เมื่อเกินค่าวิกฤต ความหนืดปรากฏจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญกับอุณหภูมิในการประมวลผลอีกต่อไป ซึ่งแสดงให้เห็นลักษณะของของไหลแบบนิวตัน และเหมาะสำหรับการผสมในเวลานี้ การขึ้นรูปและการแปรรูปวัสดุ แรงเฉือนส่งผลต่อพลังงานกระตุ้นการไหลแบบหนืดของการหลอมเป็นหลัก ยิ่งความเค้นเฉือนน้อยลง พลังงานกระตุ้นการไหลที่มีความหนืดก็จะยิ่งมากขึ้น
เพิ่ม PA66, คาร์บอนไฟเบอร์สับแบบคลัสเตอร์, สารเข้ากันได้, สารเติมแต่งที่ทนต่อการสึกหรอ, สารต้านอนุมูลอิสระ ฯลฯ ลงในเครื่องผสมความเร็วสูงและผสมที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นจึงละลายและผสมวัตถุดิบที่ผสมแล้วผ่านเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ การอัดขึ้นรูป การระบายความร้อนด้วยน้ำ การอบแห้ง และการอัดเป็นก้อน หลังจากการอบแห้งเม็ดที่เตรียมไว้ จะได้วัสดุคอมโพสิต PA66 เสริม SCF แบบคลัสเตอร์โดยการฉีดขึ้นรูป
3. การปั้น
การปั้นคือการใส่แผ่นพรีเพกคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกคาร์บอนไฟเบอร์ที่ตัดแล้วหรือช่องว่างผสมที่มีคาร์บอนไฟเบอร์เข้าไปในแม่พิมพ์ จากนั้นให้ความร้อนเทอร์โมพลาสติกเรซินให้อยู่เหนือจุดหลอมเหลวหรืออุณหภูมิการไหลที่มีความหนืดเพื่อละลาย ไหล ทำให้ชุ่ม และห่อเรซินเพื่อเสริมแรง เส้นใยถูกผูกเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาผ่านทางส่วนต่อประสาน และในที่สุดก็เย็นลงจนเป็นรูปร่าง วิธีนี้มีข้อดีคือใช้งานง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง ใช้พลังงานต่ำ และต้นทุนต่ำ
การทดลองพบว่าคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่องสามารถขึ้นรูปได้โดยตรงทางออนไลน์ ลักษณะของกระบวนการคือ การหลอมจะถูกให้ความร้อนเพียงครั้งเดียวในระหว่างกระบวนการทั้งหมด และรูปร่างของเส้นใยคาร์บอนต่อเนื่องจะยังคงอยู่สำหรับการขึ้นรูปโดยตรง ความยาวของคาร์บอนไฟเบอร์ในผลิตภัณฑ์จะยังคงอยู่ในระดับสูงสุด และมีประสิทธิภาพการผลิตสูง การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ได้ง่าย และต้นทุนการผลิตต่ำ ในอนาคตสามารถผลิตฝาครอบวาล์วเครื่องยนต์ แป้นเหยียบ ฝาครอบเกียร์ และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ต้องการขนาดและประสิทธิภาพที่เข้มงวดได้
4. การปั้นการพิมพ์ 3 มิติ
เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมีข้อดีคืออิสระในการออกแบบ และความสามารถในการพิมพ์ส่วนประกอบที่ซับซ้อนได้โดยตรงและรวดเร็ว ซึ่งยากต่อการพิมพ์โดยใช้วิธีการแบบเดิม Fused Deposition Modeling (FDM) เป็นกระบวนการพิมพ์ 3 มิติง่ายๆ ที่ให้ความร้อนแก่เส้นใยพลาสติกหลอมเหลวในหัวอัดขึ้นรูป และวางวัสดุหลอมในชั้นเดียวบนแพลตฟอร์ม โดยแต่ละชั้นจะโต้ตอบกับชั้นก่อนหน้า การยึดเกาะและเย็นตัวลงและแข็งตัวในที่สุด แบบจำลองที่พิมพ์โดยใช้ FDM มีความแม่นยำและกระบวนการเชื่อถือได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อพิมพ์แบบจำลองที่มีรูปร่างนูน จำเป็นต้องมีโครงสร้างรองรับเพิ่มเติม ไม่เช่นนั้นจะยุบหรือแตกหักได้ง่าย
การพิมพ์ 3 มิติมีอัตราการใช้วัสดุคอมโพสิตสูง สามารถให้ความแม่นยำและความซับซ้อนสูง และสามารถพิมพ์ส่วนประกอบที่ซับซ้อนซึ่งยากต่อการพิมพ์ด้วยวิธีดั้งเดิม นอกจากนี้ ยังใช้เวลาสั้นๆ จากแบบจำลองข้อมูลไปจนถึงการขึ้นรูปส่วนประกอบ และเหมาะสำหรับการพัฒนาและพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ การผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก
5. การวางและขึ้นรูปอัตโนมัติ
เทคโนโลยีการวางเทปอัตโนมัติเป็นกระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อที่ใช้การวางลวดหรืออุปกรณ์การวางเทปด้วยอุปกรณ์ทำความร้อนพิเศษในการวางตำแหน่ง วางและแข็งตัวในแหล่งกำเนิด โดยเพิ่มชั้นทีละชั้นในทิศทางความหนาของส่วนประกอบ และในที่สุดก็ถึงขนาดที่ออกแบบ เสร็จสิ้นการผลิตชิ้นส่วน เทคโนโลยีนี้ส่วนใหญ่ใช้ในด้านการบินและอวกาศ และเหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบไฮเปอร์โบลอยด์ที่มีรูปร่างซับซ้อน กระบวนการขึ้นรูปนี้มีข้อดีคือประสิทธิภาพการผลิตสูง ระบบอัตโนมัติในระดับสูง และการออกแบบดิจิทัลที่ง่ายดาย
ระบบการวางเทปอัตโนมัติมักจะประกอบด้วยถาดฟีดพรีเพก หัววางเทปอัตโนมัติ แม่พิมพ์ส่วนประกอบ ระบบ CNC ซอฟต์แวร์ช่วยออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD) ฯลฯ เมื่อระบบทำงาน เทปพรีเพกคอมโพสิตจะถูกวางลงในหัววางเทป . ตำแหน่งการวางเทปถูกควบคุมโดยแขนหุ่นยนต์หลายแกน ชุดลูกกลิ้งช่วยดึงเทปพรีเพกออก หลังจากถูกให้ความร้อนโดยกระบวนการแล้ว จะนำไปวางบนแม่พิมพ์ภายใต้การทำงานของลูกกลิ้งแรงดัน หรือบนชั้นก่อนหน้าของวัสดุที่วาง และสุดท้าย เทปพรีเพกก็ถูกตัดออกด้วยมีดตัด จึงทำให้การวางเทปเสร็จสมบูรณ์
เมื่อเปรียบเทียบกับการขึ้นรูปแบบแมนนวล การขึ้นรูปแบบอัตโนมัติมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมาก สิ้นเปลืองน้อยลง ความแม่นยำของมิติสูงขึ้น และความเค้นภายในลดลง เป็นทิศทางการพัฒนาในอนาคตของการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่
กระบวนการปรับปรุงกระบวนการขึ้นรูปแบบวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ดำเนินผ่านการพัฒนาอุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นเส้นใยคาร์บอนเทอร์โมเซตติงกระแสหลักในปัจจุบันหรือเส้นใยคาร์บอนเทอร์โมพลาสติกที่มีศักยภาพสูงในอนาคต กำลังการผลิตและความแข็งแกร่งด้านประสิทธิภาพจะดีขึ้นเนื่องจากการปรับปรุงกระบวนการขึ้นรูป ด้วยการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ กระบวนการขึ้นรูปที่ชาญฉลาดมากขึ้นจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการพัฒนาของอุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์จะนำไปสู่วันพรุ่งนี้ที่ดีกว่าในที่สุด Zhishang New Materials เชื่อมั่นในสิ่งนี้เสมอ