20年來,在位于英國班伯里(Banbury)地區(qū)的“復合材料卓越中心”,柯林斯宇航集團(Collins Aerospace)一直致力于開發(fā)、改進和生產(chǎn)纖維纏繞產(chǎn)品。纖維纏繞是一種自動化以及可控性和重復性都很高的工藝,用來生產(chǎn)高性能輕量化管狀產(chǎn)品。因為是自動化工藝的原因,所以部件的成本主要取決于樹脂和纖維的成本,尤其在用到高韌性預浸帶的時候更是如此。材料生產(chǎn)分多個階段,裁切好的預浸帶的成本會影響整體成本,與纖維和樹脂相比,最多可高達5倍。
柯林斯宇航一直在投資、生產(chǎn)高韌性帶和預浸料,在保證韌性的同時不影響部件的最終性能。絲束預浸料的工藝路徑已被開發(fā),并得到了優(yōu)化,一條條同等厚度的高粘度樹脂與干絲束相結(jié)合。通過施加剪切力和壓力,可一次性讓樹脂抵達絲束中的各纖維之間,并且不會對纖維造成操作損傷。這種工藝非常高效,可快速商業(yè)化生產(chǎn)高韌性預浸料,實現(xiàn)多絲束同時浸漬。該連續(xù)工藝省卻了底紙和冷卻步驟。采用這種絲束預浸料,可節(jié)省部件成本,且不會影響材料及最終制品的機械性能。利用傳統(tǒng)纖維纏繞工藝,該材料可用來生產(chǎn)耐受性傳動軸、支撐軸以及拉桿等產(chǎn)品。
為評估損傷容限,測試件被纏在一個六軸的機器人纖維纏繞設(shè)備上。這些管狀樣品會進行沖擊后壓縮強度性能評估,旨在證明是否符合商業(yè)材料要求。另外,機械性能測試范圍同時涉及小樣和部件,從而證明了在拉伸強度和剛度控制方面的改進。材料并沒有顯示纖維束有彎曲變形的跡象,在絲束厚度上具有一致性,孔隙率也比市場上的材料更低。
這種全新的絲束預浸料將在不斷發(fā)展的應(yīng)用中得到適用,將被用于生產(chǎn)一系列堅韌的軸承和支撐件。