Materiały kompozytowe przeznaczone do wytłaczania rozdmuchowego

• Strona główna
• Artykuły
• Materiały kompozytowe przeznaczone do wytłaczania rozdmuchowego

2020-09-10

W ramach studium wykonalności eksperci z firmy zajmującej się produkcją specjalistycznych środków chemicznych wykazali, że elementy wykonane z poliamidu 6 mogą być produkowane z wykorzystaniem technologii formowania rozdmuchowego z jednoczesnym miejscowym wzmocnieniem w miejscach narażonych na duże obciążenia. Badania zostały przeprowadzone w centrum technicznym jednostki biznesowej High Performance Materials (HPM) w Dormagen na najnowocześniejszej rozdmuchiwarce zapewniającej warunki zbliżone do warunków panujących podczas produkcji seryjnej. 

- Elementy charakteryzują się wyjątkową przyczepnością, co umożliwia wykorzystanie ogromnej wytrzymałości i sztywności Tepexu – wyjaśnia Arthur Rieb, specjalista w dziedzinie formowania rozdmuchowego w HPM. 
 
Proces ten może być wykorzystywany w celu miejscowej poprawy właściwości mechanicznych elementów formowanych rozdmuchowo, np. w miejscach, które są narażone na duże obciążenia mechaniczne spowodowane obciążeniami udarowymi lub wysokim ciśnieniem. Ponadto może być wykorzystywany w produkcji elementów konstrukcyjnych formowanych rozdmuchowo, np. profili zamkniętych służących do wzmacniania nadwozi samochodów. Szerokie zastosowanie Tepexu może być kluczowym czynnikiem w redukcji wagi i zużycia materiału, ponieważ możliwe jest zmniejszenie grubości ścianek produkowanych elementów. Elementy zamknięte, bazujące wyłącznie na systemach termoplastycznych, z łatwością poddają się recyklingowi, dzięki czemu łatwiej jest zapewnić obieg materiału w zamkniętej pętli.

Etap formowania rozdmuchowego określa czas trwania cyklu

W przypadku produkcji takich elementów zamkniętych najpierw wytłaczana jest kształtka wstępna o okrągłym przekroju. W tym samym czasie w narzędziu do formowania rozdmuchowego umieszczana jest podgrzana i uplastyczniona wkładka z Tepexu. Kształtka wstępna jest następnie nadmuchiwana w narzędziu, formując w ten sposób również część z Tepexu. W ten sposób powstaje element o określonym kształcie z miejscowym wzmocnieniem Tepexem. 

Formowanie Tepexu jest zintegrowane z procesem formowania rozdmuchowego. Wynikiem jest jednoetapowy proces z krótkim, ekonomicznie efektywnym czasem trwania cyklu, który jest typowy dla formowania rozdmuchowego. 

Uproszczony proces

Wcześniej produkcja tego typu elementów obejmowała późniejsze dospawanie do formowanej rozdmuchowo części zamkniętej dwu- lub trójwymiarowej wkładki z Tepexu. Cały proces w pierwszym przypadku składa się z dwóch etapów, a w drugim z trzech ze względu na wcześniejszy proces formowania Tepexu. 

– Dzięki temu nasz proces jest o wiele prostszy. Ponadto wzmocnienie struktury sprawia, że uplastyczniony Tepex jest znacznie łatwiejszy w obróbce niż taśmy, które są jednokierunkowo wzmacniane włóknami ciągłymi. Zapewnia to stabilny i bezpieczny proces produkcji– wyjaśnia Tilmann Sontag, ekspert w dziedzinie lekkich konstrukcji w Tepex Automotive Group należącej do HPM.

W pełni scalone połączenie materiałów
 
Włókna ciągłe stosowane w Tepexie są w pełni wstępnie zaimpregnowane tworzywem sztucznym. W związku z tym ciśnienie podczas formowania rozdmuchowego jest wystarczające do scalenia materiału, dzięki czemu nie powstają żadne przestrzenie wypełnione powietrzem. W rezultacie powstaje połączenie o doskonałej przyczepności pomiędzy materiałem formowanym rozdmuchowo a Tepexem. Nawet niskie ciśnienia w procesie formowania rozdmuchowego wystarczają do uzyskiwania krytycznych geometrii 3D, takich jak półkule o małych promieniach. 

Szeroki asortyment poliamidów przeznaczonych do formowania rozdmuchowego

HPM opracowała szeroką gamę produktów o dużej lepkości na bazie poliamidu 6 i 66 ze wzmocnieniem włóknem szklanym i bez niego. Materiały te mogą być również stosowane w nowym procesie/kombinacji materiałów. Asortyment ten obejmuje na przykład bardzo miękkie, odporne na uderzenia warianty produktów, takie jak niewzmocnione poliamidy 6 – Durethan BC700HTS DUSXBL i Durethan BC550Z DUSXBL.

Materiały tego typu doskonale sprawdzają się w przypadku zbiorników wzmocnionych Tepexem lub innych elementów zamkniętych, w przypadku których wymagana jest duża odporność na uderzenia i elastyczność. Natomiast produkty wzmacniane włóknem szklanym są najczęściej wybierane jako materiał do produkcji lekkich elementów konstrukcyjnych.

Również w przypadku Tepexu dostępna jest szeroka gama produktów do tego procesu, na przykład warianty materiałów, które są wzmacniane włóknami ciągłymi lub laminatami z włókien szklanych, aramidowych lub węglowych. Skład materiałów kompozytowych może również być zróżnicowany. Oprócz poliamidu 6 lub 66 może również zawierać poliolefiny, takie jak polipropylen lub polietylen.