Electroimpact, Toray, Janicki font progresser les technologies pour une fabrication rapide et à grande échelle de pièces thermoplastiques

Un développement conjoint entre Electroimpact (Mukilteo, Wash., États-Unis), Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Californie, États-Unis) et Janicki Industries (Sedro-Woolley, Wash., États-Unis) aurait réalisé un bond en avant dans le fabrication de grandes pièces composites thermoplastiques. Le projet a abouti au développement de technologies de traitement automatisées et rentables qui peuvent fabriquer des pièces thermoplastiques à grande échelle à des taux de dépôt à grande vitesse allant jusqu'à 4 000 pouces (100 mètres) par minute.

L'équipement de placement automatisé de fibres (AFP) à grande vitesse d'Electroimpact a été amélioré pour le traitement des matériaux thermoplastiques avec un système de chauffage laser à taille de point variable. Ce système utilise une large gamme de températures de traitement pour un contrôle de processus robuste sur les différents câbles afin de s'adapter aux contours sévères tout en permettant aux pièces composites thermoplastiques d'être réparables lors de la pose de l'AFP, réduisant ainsi le risque de gaspillage lors de la fabrication des pièces.

Les partenaires notent que des vitesses de traitement allant jusqu'à 4 000 IPM (100 mètres par minute) ont été atteintes avec des niveaux d'adhérence légers ou élevés pour garantir la géométrie de la pièce. « Lorsque ces avancées sont combinées à une fiabilité AFP accrue, à des intervalles d'inspection et de maintenance en cours de traitement et en temps réel, le traitement AFP 4.0 qui en résulte augmente la productivité actuelle de quatre à six fois », explique Michael Assadi, ingénieur en chef chez Electroimpact.

Pour maximiser l'efficacité de la production, le drapage AFP est formé directement sur un système d'outillage de drapage chauffé hors autoclave (OOA), conçu par Janicki Industries, qui est ensuite entièrement consolidé in-situ , réalisant un cycle de traitement thermique complet en moins d'une heure. Le système d'outillage est conçu pour être évolutif afin d'accueillir des pièces trop volumineuses pour les applications de presse chauffée traditionnelles et est censé atteindre des temps de cycle nettement plus rapides que les autoclaves à haute température.

« La clé de cette technologie réside dans des vitesses de chauffage et de refroidissement rapides avec une uniformité d'un bord à l'autre tout au long du processus », déclare Todd Chace, directeur de la recherche et du développement chez Janicki. contrôler les étapes clés de la fusion, de l'écoulement et de la cristallisation avec un contrôle précis de la température. »

Le ruban unidirectionnel Toray Cetex TC1225 PAEK à faible fusion (LMPAEK) de Toray Advanced Composites a été sélectionné pour optimiser davantage le traitement. Il a été prouvé qu'il présentait les meilleurs niveaux d'imprégnation de sa catégorie, le TC1225 LMPAEK permet la production de pièces de qualité hautement cohérentes tout en éliminant le besoin de mouiller les faisceaux de fibres pendant le cycle de consolidation, permettant un traitement OOA avec une porosité presque nulle. Combiné à une température de traitement relativement basse par rapport à d'autres systèmes à base de PAEK, Toray Cetex TC1225 LMPAEK permet également une vitesse de drapage plus rapide tout en obtenant des propriétés mécaniques comparables.

« Individuellement, chacune de ces technologies représente un pas en avant dans le traitement des composites thermoplastiques. Lorsqu'ils sont combinés, un saut majeur dans la fabrication rapide de pièces à grande échelle est réalisé, soulignant l'importance du partenariat tout au long de la chaîne de valeur pour faire progresser l'adoption des composites thermoplastiques dans l'industrie », conclut Steve Cease, vice-président de la technologie et du marketing stratégique chez Toray Advanced Composites. .