ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทั้งในประเทศและต่างประเทศ ได้เกิดเทคโนโลยีการขึ้นรูปใหม่สำหรับผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ เทคโนโลยีเหล่านี้ ได้แก่ การวางตำแหน่งเส้นใยอัตโนมัติ การขึ้นรูปแบบการรวมตัวอย่างรวดเร็วด้วยอัลตราโซนิก การขึ้นรูปแบบการรวมตัวด้วยเลเซอร์ การบ่มลำแสงอิเล็กตรอน การขึ้นรูปแบบใช้สุญญากาศ และการพิมพ์ 3 มิติ แม้ว่าเทคโนโลยีการขึ้นรูปใหม่เหล่านี้จะมีประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ ใช้พลังงานต่ำ และระบบอัตโนมัติในระดับสูง แต่วิธีการแบบดั้งเดิมยังคงมีบทบาทสำคัญเนื่องจากข้อจำกัดทางเทคโนโลยีในปัจจุบันในการใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์

เทอร์โมพลาสติกเรซิน เช่น แอบมอง, พี และ พีพีเอส มีความทนทานต่อการกัดกร่อน ความทนทานต่อความเสียหาย ทนต่อแรงกระแทก และความเหนียวแตกหักได้ดี นอกจากนี้ยังทำให้นิ่มและละลายเมื่อได้รับความร้อน ทำให้สามารถใช้ซ้ำได้ เมื่อรวมกับคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีความแข็งแรงสูง คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกเสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์เหล่านี้ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ การทหาร และพลเรือนระดับสูง เมื่อเวลาผ่านไป กระบวนการขึ้นรูปต่างๆ ได้รับการพัฒนาสำหรับการใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์ แซ็กโซบราน วัสดุใหม่บริษัท., บจ เชี่ยวชาญในการผลิตผลิตภัณฑ์คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ และได้เปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของวิธีการขึ้นรูปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเติบโตเต็มที่หลายวิธี

กระบวนการขึ้นรูปด้วยหม้อนึ่งความดัน

การขึ้นรูปด้วยหม้อนึ่งความดันใช้ก๊าซอัดอุณหภูมิสูงในหม้อนึ่งความดันเพื่อให้ความร้อนและอัดความดันพรีเพกที่เตรียมไว้ และทำให้เป็นรูปเป็นร่าง วิธีการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการขึ้นรูปส่วนประกอบของวัสดุคอมโพสิตที่ทำจากเรซิน และมีความสำคัญอย่างมากในการผลิตทางอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น 80% ของชิ้นส่วนโครงสร้างเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้ในลำตัวเครื่องบิน หางเสือ ลิฟต์ หนังปีก และครีบหางนั้นผลิตขึ้นโดยใช้การขึ้นรูปด้วยหม้อนึ่งความดัน

ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปด้วยหม้อนึ่งฆ่าเชื้อ พรีเพกจะถูกปิดผนึกไว้ในถุงสูญญากาศภายในแม่พิมพ์ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับแรงดันสม่ำเสมอจากอากาศอัดในทุกทิศทาง การไหลของอากาศอัดความเร็วสูงภายในหม้อนึ่งความดันช่วยให้มั่นใจได้ถึงความร้อนที่สม่ำเสมอในระหว่างขั้นตอนการทำความร้อนและความเย็น นอกจากนี้ ความดันและอุณหภูมิที่มั่นคงภายในหม้อนึ่งความดันยังส่งผลให้มีความพรุนต่ำและการกระจายเส้นใยสม่ำเสมอในผลิตภัณฑ์คอมโพสิต ดังนั้นผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกเสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ที่ขึ้นรูปด้วยหม้อนึ่งความดันจึงมีการกระจายแรงดัน/ความร้อนสม่ำเสมอ และมีคุณภาพคงที่ ทำให้วิธีนี้เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่และซับซ้อน อย่างไรก็ตาม ข้อเสียได้แก่ อุปกรณ์ที่เทอะทะและซับซ้อน การใช้พลังงานสูง ต้นทุนการลงทุนและการผลิตจำนวนมาก และประสิทธิภาพต่ำ

กระบวนการอัดขึ้นรูป

การอัดขึ้นรูปเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่างๆ เช่น การทำให้วัสดุเป็นพลาสติก การไหลเพื่อเติมโพรงแม่พิมพ์ และการบ่มเรซิน ในระหว่างการไหลของวัสดุขึ้นรูปเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์เข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ ทั้งเรซินเทอร์โมพลาสติกและคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีความแข็งแรงสูงจำเป็นต้องไหล ส่งผลให้แรงดันในการขึ้นรูปสูงขึ้นเมื่อเทียบกับวิธีอื่น กระบวนการนี้ต้องใช้เครื่องอัดไฮดรอลิกที่สามารถควบคุมแรงดันและแม่พิมพ์โลหะที่มีความแข็งแรงสูง ความแม่นยำสูง และทนต่ออุณหภูมิสูง โดยทั่วไป อู๋ซี จือซ่าง ใหม่ วัสดุ ใช้วิธีการนึ่งและอัดขึ้นรูปเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

ผลิตภัณฑ์เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติกขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูปมีความเค้นภายในต่ำ การบิดเบี้ยวน้อยที่สุด พื้นผิวเรียบ ความแม่นยำของมิติสูง คุณสมบัติทางกลที่มั่นคง การหดตัวต่ำ และความสามารถในการทำซ้ำที่ดี วิธีนี้เหมาะสำหรับการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ทรงแบนขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพการผลิตสูงและความสามารถในการขึ้นรูปโครงสร้างที่ซับซ้อนได้ในคราวเดียว อำนวยความสะดวกในการผลิตจำนวนมาก ความเชี่ยวชาญพิเศษ และระบบอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนและต้นทุนสูงในการผลิตแม่พิมพ์ รอบการขึ้นรูปที่ยาวนาน และความท้าทายในการบรรลุการบรรจุแม่พิมพ์ที่สมบูรณ์ถือเป็นข้อเสียที่เห็นได้ชัดเจนในการใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์

กระบวนการม้วนเส้นใย

การพันเส้นใยเกี่ยวข้องกับการอุ่นเส้นใยคาร์บอนที่มีความแข็งแรงสูงอย่างต่อเนื่องที่เคลือบด้วยเรซิน และพันเส้นใยเหล่านั้นไว้บนแกนสักหลาด การใช้ความร้อนและแรงดันอย่างต่อเนื่องจะรวมพรีเพกให้เป็นโครงสร้างที่เป็นหนึ่งเดียว โดยสร้างส่วนประกอบที่ต้องการทีละชั้น ปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิการให้ความร้อน วิธีการม้วน ช่องว่างการอัดขึ้นรูป อุณหภูมิของเรซิน และความตึงของขดลวดเส้นใย ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์

เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการนึ่งความดันแล้ว การพันเส้นใยจะเอื้อต่อการผลิตโดยใช้เครื่องจักรมากกว่า และช่วยให้สามารถปรับประสิทธิภาพความแข็งแรงของเส้นใยคาร์บอนได้โดยการเปลี่ยนรูปแบบการพันขดลวด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเส้นใยคาร์บอนไม่สามารถเกาะติดกับพื้นผิวแมนเดรลได้อย่างแน่นหนาในระหว่างการพัน วิธีการนี้จึงไม่เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีพื้นผิวเว้าหรือนูน

กระบวนการพัลทรูชัน

การอัดขึ้นรูป เกี่ยวข้องกับการชุบเส้นใยคาร์บอนที่มีความแข็งแรงสูงในเรซิน แล้วดึงพวกมันผ่านแม่พิมพ์ จากนั้นขึ้นรูปและบ่มภายใต้ความกดดัน ทำให้เกิดเป็นผลิตภัณฑ์คอมโพสิตที่มีความยาวต่อเนื่องกัน กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบหน้าตัดที่ต่อเนื่องและคงที่ ซึ่งหมายความว่าสามารถผลิตได้เฉพาะโปรไฟล์เชิงเส้นเท่านั้น ไม่ใช่ชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีรูปร่างซับซ้อน นอกจากนี้ เนื่องจากคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิกของผลิตภัณฑ์ ความแข็งแรงตามขวางจึงมีจำกัด ทำให้เกิดข้อจำกัดในการใช้งานในผลิตภัณฑ์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์

สำหรับการผลิตขนาดใหญ่ของผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอนเชิงเส้น กระบวนการนี้นำเสนอระบบอัตโนมัติระดับสูง การใช้พลังงานต่ำ ปริมาณคาร์บอนไฟเบอร์สูง คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่มั่นคง และการใช้วัตถุดิบต่ำ เป็นวิธีที่นิยมใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทเฉพาะ

เทคโนโลยีเกิดใหม่

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการขึ้นรูปใหม่ๆ จำนวนมากสำหรับผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ได้เกิดขึ้นทั่วโลก ซึ่งรวมถึงการวางตำแหน่งไฟเบอร์อัตโนมัติ การแข็งตัวอย่างรวดเร็วด้วยอัลตราโซนิก การรวมด้วยเลเซอร์ การบ่มลำแสงอิเล็กตรอน การขึ้นรูปแบบใช้สุญญากาศ และการพิมพ์ 3 มิติ เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้ให้ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ ใช้พลังงานต่ำ และระบบอัตโนมัติในระดับสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงระดับเทคโนโลยีในปัจจุบันของจีน ยังคงมีช่องว่างที่สำคัญในการวิจัยและการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ เมื่อเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้ว เป็นเวลานานแล้วที่วิธีการขึ้นรูปแบบดั้งเดิมจะยังคงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ในการใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์