万众期待!2018年欧洲复合材料展览将有多种新型连接技术亮相-复合材料网

复合材料是公认难以连接的材料,而且当前科研人员主要精力放在了研究诸如压接、粘合、铆接或螺钉连接等机械连接技术上。今年11月6日至8日,在德国斯图加特举行的欧洲复合材料展览也宣布将把焦点放在展示每种连接工艺的优缺点上。

因为每个连接工艺流程不一样,所以考虑的因素也不大相同。例如,在铆接过程中,纤维层在试钻过程中被分层损坏。钻探也会削弱构件。此外,要连接的部件之间的强度传递在局部非常有限。而且在粘接部件中,间隙宽度也会引起各种问题。然而,由于纤维复合材料的强度传递是均匀分布的,因而铆接是连接纤维复合材料的标准工艺,这样才会使材料性能得到了最大的利用。亚琛工业大学(RWTH Aachen)的焊接和连接技术研究所(ISF),Oxford Advanced Surfaces和Weiss Chemie Technik,这三大参展商将在欧洲复合材料展览会上展示其各自的工艺流程。

宝马公司专注于电动汽车的粘接技术

宝马公司会完全使用粘接技术来制造旗下型号为i3和i8电动汽车的碳纤维增强塑料(CFRP)车身。该方法避免了对碳纤维部件的机械损伤,从而提高了部件的稳定性,同时也节省了成本。

胶水的粘附性由表面引发剂决定。根据基质和所用纤维的不同,引发作用也有所不同。此外,工艺参数和材料也会影响粘接连接的粘接质量和耐久性。鉴于这一复杂性,对纤维复合材料和其他混合物结合在一起的工艺和新技术的研究与评估将会是众多科学研究的焦点。

热连接

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员开发了一种新颖、坚固且低成本的结构件粘接技术。这种混合工艺结合了无机和有机胶粘剂层,因此大大降低了成本和增加了耐磨性。因此,此连接技术特别适用于连接结构部件,如应用在风力发电、建筑等领域。也可应用于汽车和机械工程等领域。

位于德累斯顿的Fraunhofer材料和束流技术研究所(IWS)研究出Heat Press Cool-Integrative(HPCI)工艺,该工艺有希望完全取代键合工艺。这种热直接连接工艺将激光织构金属与热塑性部件压在一起并进行局部加热。待热塑性塑料熔化后,会穿透纹理并附着在表面上进行连接。科研人员为此还专门开发了一种胶枪,便可在几秒内就产生很强的连接性

光纤激光器的无接触连接

为了将纤维增强热塑性塑料(有机板材)与金属连接,IWS研究所还提出了一个slot-web准则。有机薄片作为腹板,金属板作为槽板,光纤激光器用于粘接。该工艺可以非常有效的调节热输入,也能精确地对纤维增强网板的腹板-非接触部位进行加热。同时,该工艺还能借助扫描仪透镜的2D高频光束偏转,使塑料能够均匀受热。

Fraunhofer制造工程和应用材料研究所(IFAM)与CFK-Valley Stade进行合作,开发了一种飞机结构纤维复合材料板的自动粘接试验线。该工艺比传统方法更节省成本,并适用于所有需要轻量化、尺寸稳定和低成本组件的行业。

3D打印与有机板材的结合

通过这一举措,项目合作商已经完全实现自动化填充连接从而取代了当前手工框架连接。为了今后大规模生产,他们还提供了所需的驱动情报。在这种分散式概念的帮助下,大量的驱动器可以集中在一个较小的占用空间上,并且以模块化的方式以很少的布线进行调整和有效控制。

在LightFlex项目中,来自亚琛市Fraunhofer生产技术研究所(IPT)的科学家们将研究重点放在3D打印与单向半成品的有机薄片的结合上。为了优化承载能力,3D打印部件会与纤维复合部件进行结合。为此,他们会在一种名为PrePro生产线上利用近净成型技术来生产定制的有机板材。考虑到碳纤维生产中涉及的高能耗,这种方法可以将材料的损失减至最小,并大大节约了生产成本