德国供应商ZSK对一项日益重要的碳纤维复合材料制造技术进行了一系列的创新,这项技术最终将克服直到现在为止依然阻碍该材料得到广泛应用的成本和生产效率方面的挑战。
随着Tailored Fibre Placement(简称“TFP”,即订制纤维铺放)的发展,ZSK工艺显著减少了成本、浪费和生产时间,同时为改善部件设计、提高使用后的回收利用性带来了新的可能。

传统的方法是,先将一种复合材料的纤维编织成垂直排列的形式,然后将织物切割成所需的形状。与此不同,TFP是在最需要结构性能的地方将功能纤维排列成束,并在一个兼容的基础层上将它们缝编到位。这就提供了绝对的定位自由度, 允许纤维被放置在最佳的承载方向上,以确保它们在加工过程中不会移动,并将纤维浪费降低到只有3%,而不是生产一个典型汽车部件通常的30%~70%的浪费。ZSK的机器能够利用TFP技术创造出三维预成型件,它与一个典型汽车部件的最终形状相匹配。

TFP技术的发展令复合材料能够在汽车上得到更广泛的应用-复合材料网

ZSK的TFP 机器上的ZCW0800 8铺放头

ZSK通过多项专利创新而改进了TFP 方法,这些创新加速了纤维沉积、增强了通用性并简化了设计过程。其对工艺的改善包括:快速纤维铺放,缩短了缝编时间;纤维供给单元,使纤维沉积速度加倍,并允许同时沉积不同的纤维;在不同材料之间的自动切换;ZSK气动切割系统,可自动切割线材和纤维;先进的设计代码,确保结果的完美重复,甚至能够自动均匀地控制锯齿形的缝合。

TFP允许采用混合纤维方便地生产出复合材料预成型件,如提供诸如电气连续性或阻抗性等特殊性能的光学材料或金属材料。通过这种方法,裸露的天线导线和绝缘馈线已被结合起来构成RFID 组件。

TFP技术的发展令复合材料能够在汽车上得到更广泛的应用-复合材料网

在一台ZSK单铺放头机器上,采用TFP技术创造一种悬架连杆预成型件

除了光学和线材组件外,TFP 还可以在成型过程中掺入与之后融化的碳纤维相混合的聚合物,以形成基体材料,避免对树脂填料的需要,加快复杂部件的生产过程,并改善树脂-纤维分布,特别是在模具的末端。目前,对使用后的复合材料进行回收所面临的困难,可以通过选择合适的聚合物,使其在回收过程中再熔化,从而简化分离来予以克服。

ZSK既能够提供专业知识以帮助汽车供应商开发原型并建成新的TFP设施,也可以为他们推荐一个专业的制造商网络来共同开发TFP部件。ZSK还可利用基于云端的和离线的质量控制解决方案,以及一种连接传感器的工业4.0解决方案(MY.ZSK),来提供持续的生产支持,并评估生产过程中的重要数据。