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德意志弗劳恩霍夫开采激光表面预管理的钢塑复

2020-03-01 11:49

[据复合材料世界网站2019年7月24日报道] 欧盟“地平线2020”计划正在实施“ComMunion”项目研究,旨在开发金属与复合材料连接新技术,来制造主体由钢材制成并采用纤维增强塑料局部进行功能强化的复合零件,满足零件的高机械性能、低重量要求,进而满足汽车、航空航天等领域对减重、节约能源和资源的需求。该项目由位于德国亚琛的两个弗劳恩霍夫研究所——生产技术研究所和激光技术研究所联合来自工业界、科研机构和学术界的14个合作伙伴共同完成。 新的混合材料制造工艺采用激光毛化和激光辅助铺带组合工艺。第一步是激光毛化工艺。使用激光对钢制零件表面进行预处理,使其表面具有专门设计、精确定义的毛化结构。经毛化的表面允许连续纤维增强热塑性轻质材料直接粘接在钢制部件上。第二步是激光辅助铺带工艺。先采用铺带工艺将纤维增强热塑性复合材料与钢制零件连接起来,然后利用激光对热塑性带材要与钢制表面连接的局部区域进行加热,熔化后的基底材料流入激光毛化区域。在熔融材料固结之后,具有嵌入式单向纤维的带材就会粘接在钢制部件毛化表面上。这种粘接属于机械连接,无需额外的预处理或额外的粘结剂。 当零件的机械性能需要局部加强而不显著增加部件的重量时,这两种激光工艺组合的优点就会显现出来。该方法尤其适用于大规模生产,体现为:首先,复合材料带材铺放后无需进一步的后处理工序来固化材料;第二,精确地局部加热可在连接两种材料时减少变形和残余应力;第三,激光毛化工艺可以重复的、精确地作用于需要毛化的金属表面;第四,激光不会受到任何刀具磨损的影响。 研究团队已经完成第一个有高强钢和单向纤维热塑性带材制成的演示样件——轻质摇臂面板,用于测试组合工艺的主要功能。

弗劳恩霍夫生产技术研究所正在与Fraunhofer激光技术研究所就欧盟研究项目ComMUnio n进行合作,与来自14个行业合作伙伴合作开发工业 通过将金属和聚合物基复合材料结合用于汽车和航空航天应用,实现混合轻量化设计的工艺和解决方案。Fraunhofer IPT表示,他的新型混合制造工艺基于激光纹理和激光辅助胶带放置的组合:为此,首先使用激光对部件进行预处理,以提供专门开发的,定义的粗糙表面结构。纹理表面允许连续纤维增强的热塑性轻质材料直接粘合到钢部件上。然后粘合是机械的,不需要额外的预处理措施或额外的粘合促进剂,例如粘合剂或粘合剂。由热塑性纤维增强复合材料制成的加强筋,特别适合于预期的载荷,使用胶带放置工艺连接到部件上。激光器在连接区域局部地将热塑性带加热到钢。基质材料熔化并流入激光纹理腔。在熔融材料凝固之后,具有嵌入的单向纤维的带粘附到钢部件的粗糙表面上。Fraunhofer IPT表示,结合这两种激光工艺的优势在于需要在不局部地增加元件重量的情况下局部改善元件的机械性能。 Fraunhofer IPT表示,该工艺特别适用于大规模生产,因为在胶带放置后不需要进一步的后处理步骤来固结材料。另外,据说精确的局部加热可以在连接两种材料时减少变形和残余应力。在Fraunhofer ILT开发的激光纹理化工艺也可以以可重复的方式应用于需要纹理的位置处的金属表面。此外,激光不会受到任何工具磨损。为了证明该过程的可行性,研究合作伙伴已经完成了第一个由高强度钢和单向纤维增强热塑性塑料带制成的演示器组件:两个Fraunhofer研究人员,来自Fraunhofer ILT的Kira van der Straeten和来自Fraunhofer IPT的TidoPETers制造混合轻质摇臂面板,这是汽车行业的车身组件,用于测试和证明过程组合的功能,作为ComMUnio n项目的一部分。该组件将在Fraunhofer展台展出。ComMUnio n项目由欧盟的Horizon 2020研究和创新计划资助,授权协议号为680567。ComMUnio n研究项目的欧洲合作伙伴是:•西班牙艾门技术中心•Autotech Engineering,AIE,西班牙Gestamp集团的一部分•德国AFPT GmbH•西班牙新红外技术公司SL•西班牙Tecnatom SA•葡萄牙Motofil Robotics SA•德国飞利浦光子有限公司•制造系统和自动化实验室 - 希腊帕特雷大学•葡萄牙科英布拉大学•Missler Software,法国•西班牙Aciturri Engineering SL•希腊CASP SA•德国Lunovu GmbH•法国ESI集团-

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