热塑性复合材料研究中心最近完成了一项为期两年的合作项目.
在两年的合作开发中, TPRC及其成员联合具备不同专长的公司, 如Autodesk, Harper Engineering, 克劳斯玛菲, Safran, Samvardhana Motherson Peguform (SMP)和Victrex PLC等, 通过采用热塑性复合材料的包覆成型技术, 设计并制造了一种先进的示范部件. 该部件是一种典型的网格加筋板, 常见于飞机应用中, 其高强度, 高刚性和高尺寸精度, 对生产工艺提出了极高的要求. 首先, 采用TenCate Cetex TC1225 C/PAEK模压成型出热塑性复合材料的嵌件, 然后采用Victrex PEEK 90HMF40对嵌件进行包覆成型. 这种复合材料相对较低的熔化温度, 使得采用PEEK的包覆成型可以在嵌件温度适中的情况下完成. 注射的聚合物的热量, 可以熔化固体嵌件的表面, 从而使得这种材料组合非常适合两步法的包覆成型工艺.
这种包覆成型工艺将模压成型和注塑成型的优势集于一体: 一种几何形状相对简单的连续纤维增强的壳体, 由注塑成型的复杂网格进行加固. 然而, 这种注塑模具的设计却较为复杂, 特别是当这项工艺与连续纤维增强热塑性塑料相结合时, 就变得更具挑战性. 因此, 对于那些越来越需要在早期阶段就要考虑可制造性的复合材料工程师们而言, 数字化工艺设计工具必不可少. TPRC的研究人员Mark Bouwman, Thijs Donderwinkel和Jeroen Houwers为此而开展了试验验证和有关包覆成型工艺机理的基础性建模研究. 他们采用一种热成型的软件包(AniForm)并结合Autodesk Moldflow软件, 来预测界面强度以及由加工中的残余应力引起的翘曲, 并将这些转变成数字模型.