基于熱塑性塑料的復合材料輕量化結構，能夠確保更高效的生產以及對廢棄部件的回收利用。

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恩格爾為NCC提供duo機器用于研發

然而，即使是得到大規模應用的創新材料和生產工藝，仍存在一些挑戰性問題需要解決，以及需要獲取更多的經驗。

位于英國布里斯托爾的英國國家復合材料中心(簡稱“NCC”)已為自身設立了這兩個目標。恩格爾為其提供的用于包覆成型纖維增強半成品的集成化生產單元，則為在汽車和航空工業中實現大批量的生產鋪平了道路。

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從左到右：NCC的Sean Cooper，恩格爾的Graeme Herlihy，NCC的Paul Gallen和恩格爾的Christian Wolfsberger

汽車工業與飛機制造歷來是英國最重要的工業部門之一，這兩個行業對復合材料的研究和加工已達到同樣的高度，對此，Catapult發揮了重要作用。

Catapult能與德國的弗勞恩霍夫協會相媲美，其在英國捆綁了以應用為導向的頂層研究，并支持行業從新的技術中快速獲利。

“我們發揮了催化劑的作用。”作為構成Catapult網絡的7所研究機構之一，NCC的汽車部門領導Paul Gallen說道。Catapult網絡中的每一個研究機構都有其各自關注的主題。

創建于2012年的NCC目前占地17500m2，擁有用于多種復合材料技術的先進的生產單元。在此工作的220多名工程師和科學家，與布里斯托大學和世界上的其他許多大學緊密合作，最重要的是，他們與行業展開合作，因而不只是來自英國的公司能夠將這種能力用于他們自身的開發項目中。

在此開發的背后有兩大主要驅動力：“一方面，熱塑性的基體材料能夠有效地使半成品在注塑機上得到進一步的加工，以及在完全集成的自動化工藝中采用同一類的材料實現功能化?！蔽挥趭W地利施韋特貝格恩格爾總部的復合材料技術業務開發經理Christian Wolfsberger解釋說，“工藝集成和自動化是滿足高產量的汽車行業對單位成本要求的先決條件。另一方面，熱塑性復合材料簡化了零部件的后續回收利用，這符合循環經濟的發展趨勢?！?/p>

加工熱塑性纖維增強復合材料的技術基礎正在迅速擴大，有機片材正在發揮先鋒作用，并已在大批量的生產中得到應用，尤其是在體育用品行業。最近，在汽車行業的首個應用也已被推出。

“潛力是巨大的。”恩格爾西歐公司總經理Graeme Herlihy表示，“所有的OEMs和一級供應商都正在努力解決這一問題。”

靈活的適應性

對于復合材料行業的許多公司而言，向熱塑性材料方向發展的趨勢意味著他們必須處理全新的工藝。正因如此，恩格爾為NCC提供了一臺duo1700大型注塑機，包括一臺庫卡關節臂機器人和一個集成的紅外加熱爐，這也是恩格爾為NCC提供的第一臺注塑機。

“許多知名的汽車制造商和一級供應商都在他們的工廠中安裝了duo注塑機，我們在日本和美國的研究機構合作伙伴也采用這類機器開展研究?！盙allen解釋了依賴恩格爾的技術和專業知識的關鍵點。

第二個標準是，由恩格爾系統解決方案提供的靈活性，因為由NCC研究項目帶來的廣泛應用以及公司合作，要求生產單元能夠在短時間內適應新的要求、新的材料和新的技術。

憑借17000kN的鎖模力，duo注塑機適用于生產大型部件。

為了獲得一種實用的開發方法，示范模具以真實的汽車零部件形狀為基礎，樣品擁有不同的尺寸和復雜程度。

到目前為止，主要的有機片材均已得到加工。這些有機片材在紅外爐中加熱后，由機器人將其埋入模具中，成形后立即采用塑料對其進行包覆成型。

紅外加熱爐位于鎖模單元的上方，這簡化了操作并縮短了循環時間。

進一步的開發將重點放在單向(UD)纖維增強帶上。借助于這些UD帶，部件中的高應力區域可以得到特別加強，從而能夠更好地利用輕量化結構的潛力。

“今天，NCC已成為自動化纖維鋪放領域的領導者，所以向使用UD帶的方向轉變并不遙遠。”Gallen表示。

憑借3個不同尺寸規格的帶鋪層單元，NCC以其精良的裝備，能夠現場生產出疊層，并在一個集成的工藝中對疊層作進一步的加工。

 從產品設計到回收利用

NCC是一家綜合性的工廠，從材料開發到仿真，從設計到加工直到回收，所有的工藝都能夠在整體環境下得到開發和優化。

“涉及復合材料時，界面尤為重要。”原理研究工程師SeanCooper介紹說，“材料、設計和加工工藝在此區域如此緊密地交織在一起。如果你只改變這3個因素中的一個，最終你會得到完全不同的結果?！边@對于后續的回收也同樣重要。

目前，NCC正與行業合作伙伴在初始項目上展開合作，以開發增值的回收概念?！氨热纾x予由長纖維增強材料制成的安全相關部件第二次‘生命’，即通過回收利用，將其轉變成由短纖維增強材料制成的工作臺或儀表板?！盙allen說道。

從采用汽車行業使用的典型材料(主要是PA家族材料，以及飛機結構優先選用的PEEK和PPS等高性能塑料)開始，NCC的開發人員已完成了一系列的試驗。

“在過去的兩年中，航空工業一直在密切地研究‘熱塑性復合材料可以為他們做些什么’?！盙allen介紹說，“向熱塑性方向的轉變，通常會顯著降低CO2的排放?！?/p>

這一切都從高產量應用開始，這種高產量應用當然也適合飛機制造，比如像托架這樣的緊固件，到目前為止都由鋁制成。

“總之，復合材料總是在與鋼或鋁競爭?！盤aul Gallen表示，“復合材料只能在部件要求更輕、單位成本更低以及生產工藝更高效的情況下使用。我們的目標是，額外獲得更好的部件特性。”

來源：PT現代塑料