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Jul 12, 2023

맞춤형 섬유 배치 기술은 탄소 섬유를 더욱 실용적인 옵션으로 만들고 있습니다.

맞춤형 섬유 배치 기술의 발전으로 탄소 섬유가 더욱

맞춤형 섬유 배치 기술의 발전으로 탄소 섬유가 더욱 실행 가능한 주류 옵션이 되었습니다. Richard Harrington이 설명하듯이, 더 저렴하고, 더 강하고, 훨씬 더 적응성이 뛰어난 제조 가능성은 무궁무진합니다.

'가벼움'을 더하는 것은 효율성을 높이고 성능을 향상시키는 효과적인 방법입니다. 복합재는 경량화 결과를 얻기 위해 유행하는 방법이었지만 최근 TFP(맞춤형 섬유 배치) 공정이 개선되어 강도 증가 등 탄소 섬유 사용을 통해 얻을 수 있는 기존 이점이 더욱 확대되었습니다. 최신 TFP는 또한 비용을 절감하고 복합재를 더 넓은 응용 분야에 적합하게 만듭니다.

"몇 가지 소량 적용 분야 외에도 자동차 산업에서는 상대적으로 낮은 생산성, 높은 비용, 재료 낭비 및 노동 집약적인 제조 공정으로 인해 탄소 섬유를 대규모 또는 복잡한 재료로 광범위하게 채택하는 것이 불가능하다는 사실을 발견했습니다. "라고 전무이사인 Julius Sobizack은 설명합니다.ZSK , TFP 프로세스의 혁신적인 개선을 담당하는 독일 자수 기계 제조업체입니다. "TFP는 1990년대부터 존재했지만 그 이점은 재료 배치 방식의 발전과 복잡한 특성에 대한 이해를 통해 이제야 추출되고 있습니다."

본질적으로 TFP는 탄소섬유 강화 폴리머(CRFP) 제조와 관련된 자동화 수준을 높이는 동시에 재료 낭비를 대폭 줄입니다. TFP는 처음에는 매력적인 옵션이었지만 처음에는 주류 기술이 되기 위해 필요한 생산성 수준을 제공하지 못했습니다. 이러한 문제를 해결하고 채택하기 위한 프로세스 업데이트는 이미 항공우주, 국방, 의료, 청정 에너지, 스마트 의류 및 스포츠 장비 제조업체 전반에 걸쳐 더욱 널리 확산되고 있습니다.

TFP는 응용 측면에서 사실상 무한한 자유를 제공하며 복합재의 이점을 가시적으로 제공합니다. 예를 들어 CRFP는 강철보다 10배 더 강하고 무게는 5분의 1 정도 더 나갑니다. 이는 특히 자동차와 항공우주 분야에서 상당한 경제적 절감 효과를 가져옵니다. "독립 연구에 따르면 중량을 10% 줄이면 연비가 6~8% 향상될 수 있습니다."라고 Sobizack은 설명합니다. "주요 항공사 운영업체에 따르면 항공기에서 1kg을 빼내면 연간 20,000달러가 절약되는 항공우주 분야에서 절감 효과가 더욱 두드러집니다. 물론 이러한 이점은 배출량을 지속적으로 줄여야 한다는 요구 사항과 완벽하게 일치합니다. "

탄소 섬유의 가장 명백한 단점 중 하나는 비용입니다. 전통적인 제조 기술을 사용하면 부품 비용이 동일한 강철 부품보다 20배나 비쌉니다. 또한 복잡하거나 하중을 지탱하는 형태에도 적합하지 않습니다. 탄소 섬유의 물리적 특성은 길이를 따라 힘이 가해질 때만 엄청나게 강합니다. 이로 인해 탄소 섬유 층은 여러 방향에서 부품의 강도를 강화하기 위해 다양한 각도로 적용되는데, 이는 복잡한 모양을 만들기가 어렵고 극도로 노동 집약적입니다. 각 층은 종종 매트릭스 수지(소위 '프리프레그')로 사전 함침된 탄소 섬유 시트로 절단되어 값비싼 재료의 높은 낭비로 이어지며 경우에 따라 최대 60%의 비율이 발생합니다. TFP는 이러한 문제를 직접적으로 해결합니다.

TFP는 자수 기반 기술을 활용하여 복합재를 제조합니다. 전통적인 라미네이트 구성 방법과 달리 TFP는 가장 강력하고 일반적으로 가장 저렴한 형태의 보강재인 건식 섬유로 시작됩니다. 프리폼을 만들기 전에 준비할 플라이가 없으므로 절단 단계가 완전히 제거됩니다. 섬유를 제 위치에 배치하고 기본 레이어에 주기적으로 스티칭함으로써 TFP 부품의 재료 폐기율이 1~2% 정도 될 정도로 폐기물이 감소됩니다.

"TFP의 주요 장점 중 하나는 여러 층이 필요 없이 개별 섬유를 필요에 따라 정확하게 배치할 수 있다는 것입니다. 따라서 설계자는 섬유에 작용하는 힘을 기반으로 구조를 최적화할 수 있는 거의 무한한 자유를 누릴 수 있습니다."라고 ZSK의 기술 담당자인 Melanie Hoerr는 말합니다. 자수 관리자. "자동화 수준을 통해 TFP를 완전히 반복 가능하게 만들어 치수, 밀도 또는 섬유 위치의 변화를 최소화하고 인적 오류를 제거하여 일관된 구조 성능을 보장합니다.