最近、米国先進複合材製造イノベーションエージェンシー（IACMI）は、DuPont、Fibrtec、およびPurdue Universityが率いるこのプロジェクトの第1段階が、新しい連続繊維強化熱可塑性複合材製造プロセス、生地を開発したと発表しました。 成形性は、従来の布帛と比較して著しく改善される。 これは、炭素繊維複合構造物の製造コストを効果的に低減し、自動車、航空宇宙および他の分野における量産に適した、第2段階の研究にとって重要な意味を持つ。
このプロジェクトの目標は、比較的安価な炭素繊維/ポリマートウプリプレグと、自動繊維配置のようなニアネットシェイプ形成プロセスを使用することにより、炭素繊維強化ポリマーマトリックス複合材料の製造コストを削減することである。 この新たなプロセスの画期的なポイントには、3つの側面が含まれています。まず、部分的に含浸された炭素繊維/ポリアミド複合材であるフィブリテックFibrflexTMによって開発された柔軟な被覆トウ。 材料トウ、すなわち炭素繊維は、完全に含浸されたポリアミドよりも軟らかいトウ材料をもたらすポリアミドによって完全に濡らされない。 2つ目は、デュポン社のRapid Fabric Forming（RFF）技術とDuPont独自のポリアミド樹脂です。 RFFプロセスは、処理中にトウを持ち上げる必要なしに、異なる方向のトウを用いて超高速で生産することができます。 第三は、パーデュー大学のモデリングと特性評価、関連する実験、モデリングとシミュレーション結果のサポートであることを示しています。新しい成形プロセスと材料技術の組み合わせは、低コストの連続繊維強化ポリマー熱可塑性プラスチックを製造する可能性のある方法です。 従来の方法と比較して、このプロジェクトによって開発された新技術は、炭素繊維の材料廃棄物を30％削減することが期待されています。
現在、2つの主流の連続繊維強化ポリマー熱可塑性成形プロセスが存在するが、明白な欠陥のために、自動車および航空宇宙産業での使用が制限されている。 1つの方法は、乾燥した炭素繊維トウから織物を織り、熱可塑性樹脂フィルムで織物を層状にし、次にこれを加熱して複合体に圧縮することである。 この方法は遅く、炭素繊維は織り工程中に容易に壊れて導電性の短繊維の束を生成するので、編み機と関連機器との間の電気的絶縁を確保する必要がある。 第2の主流工程は、炭素繊維トウを含浸させて熱可塑性樹脂で平坦化して低空隙の完全に硬化した複合テープを作製し、次いでそれを織り又は配置して布帛を形成し、 この方法の主な問題は、剛性で脆い単方向複合ストリップの処理であり、これは室温で破断して狭い半径に曲がり、ストリップ間の製造プロセスが遅く高価になる。
プロジェクトの第2段階では、これらの新しい炭素繊維熱可塑性プリプレグの形態をより完全に研究し、これらの材料が製造コストを削減し、設計の自由度を高めることを含む大量生産に適しているかどうかを検証するために、 。 また、IACMIが実施した初期のプロジェクトの1つとして、官民協力を通じたイノベーションを促進するモデルでもあります。
