AeroLas GmbH公司(德国慕尼黑)开发了一种纺纱工艺,通过该工艺,非连续碳纤维长丝可与热塑性纤维结合,形成一种纱线材料,可在增材制造,3D打印和其他复合材料制造工艺中具有潜在应用。

德国公司AeroLas结合碳纤维与热塑性纤维 开发纺纱新工艺-复合材料网

传统的环锭纺纱机(右)有一个钢丝圈,它往往会破坏碳纤维长丝。Aerolas环旋扣器(左)在一个环内有两个弯曲的圆形钢圈,该环依靠空气轴承技术旋转。照片来源|CW

该环旋扣器使Aerolas能够使用碳纤维和热塑性纤维材料纺纱,适合用于3D打印系统。

AeroLas的技术是传统纺纱的衍生物,它使用环锭纺纱机(见图)。 AeroLas的执行董事迈克尔·穆斯(Michael Muth)指出,这个用来纺世界80%纱线的环锭纺纱机与碳纤维长丝不相容。环状“钢圈(Traveller)”将细丝引导到位于环中心的梭芯(COP)上,但它由于过于尖锐,会导致碳纤维细丝断裂。

为了解决这个问题,AeroLas采用了空气轴承技术,该公司已经为数百种工业应用开发了几十年。顾名思义,空气轴承用压缩空气代替传统的金属轴承,在两个摩擦表面之间形成间隙。

使用这项技术,AeroLas重新考虑了旋转环,以创造一个环形环设计,加压空气进入两者之间的间隙,以方便旋转。这种设计消除了对传统钢丝圈的需求,并允许AeroLas切换到不会破坏碳纤维细丝的弯曲圆形钢圈(见图)。

Muth说,该公司在过去的几个月里一直在研究不同长度的碳纤维,并将其与热塑性纤维相结合,以确定纺纱工艺的最佳纤维长度。他说,初步结果表明,理想的碳纤维长丝长度约为80毫米。该公司创造了一种原型纱线,将短切碳纤维与聚酰胺6(PA6)相结合,并提供样品供添加剂制造商评估。 Muth说,初步反馈是积极的。此外,AeroLas将其材料用于巴黎(3月12日至14日)的JEC World 2019展会,并在那里得到了材料供应商和原始设备制造商的浓厚兴趣。

Muth表示,该工艺可将技术纤维与任何热塑性纤维结合使用,但该公司迄今为止的大部分工作都采用碳纤维。特别是,AeroLas将其纺纱工艺视为再生碳纤维的理想目标。 Muth指出,大多数再生碳纤维都转化为非织造布,虽然有用但不利用纤维中的机械性能。

“空客和波音公司有很多废料,他们需要一种解决方案才能将其变成可用的产品,”Muth说。 “我们实际上更喜欢将其称为升级循环,因为我们的工艺通过保持碳纤维的方向保持相同的方向来保持碳纤维的价值。”Muth还指出,纱线具有柔韧性,弯曲半径小,使其成为3D打印的理想选择。

Muth说,AeroLas的下一步是纺纱技术的工业化和商业化。由于纱线纺纱不属于AeroLas的核心业务范围,因此目标是组建新的企业实体,聘请工程师并建立生产规模的纺纱机。然而,这需要大量投资,Muth和他的团队目前正从有兴趣的投资者那里寻求投资。