LFT-DILC工藝技術的優勢解析 zund G3 2XL-3200-絲絨沙發台中切割加工－懷凱翔焦點新聞熱搜

    LFT-D/ILC技術具競爭力的優勢是成本的節約，它避免了半成品如LFT-G小球或GMT片材的制造。經濟優勢源于這一工藝的效率、可靠性和塑料小球，增強纖維和添加劑等原料的使用。保持多種等級預復合小球或LFT-GMT片材的存儲是不必要的，因而節約了后勤成本。玻璃纖維增強熱塑性材料只有在需要時，即時生產。
    與預復合小球或片材不同的是，進入在線系統的熱塑性聚合物已經過單獨的加熱。熱降解危害的減小使得模塑復合材料部件（LFT-D/ILC工藝生產）的初始和長期特性得以改進。生產一個復合材料部件的總能量消耗上的花費比使用其它工藝要少得多。原材料轉化成LFT 小球或GMT片材消耗的能量、小球或片材輸送到部件生產單元消耗的能量和接下來，在壓塑或注塑前，重新加熱小球或片材給料所消耗的能量，徹底在直接工藝中消除了。
    加入纖維之前，聚合物的分離顯著降低了螺桿磨損，延長了復合給料螺桿的使用壽命。因為與LFT小球工藝不同，纖維在固體/熔融液界面并不出現。
    LFT-D/ILC非常適于保持原料形成與應用需求的一致，材料的選擇不受半成品材料供應商生產效率的限制。
    玻璃纖維含量和模塑材料的組成可以按需求不斷調整。這是通過計算機控制的重量分析進料器和螺桿轉速或加入混合擠出機中的大量粗紗實現的。這使得個別的顏色匹配的使用。除了加入ZSE 60/GL聚合物中的液態著色劑，顏色濃縮液也被均勻分散在聚合物中。為去除特定復合預染色小球給料的需要，特制顏料按需要在線制備。個未經處理、可見表面的應用已開發出來。
    LFT原絲擠出中，重量的高度一致性保證了高的再現性。
    壓縮和注射
    壓縮成型的主要優勢是周期短、生產率高。前端托架可以在30秒的周期內生產出來，而注射成型的周期大約是50秒。另外，部件中所得的較長纖維長度使其機械特性明顯較高。玻璃纖維的緩慢加入使得均勻的平均纖維長度可以再現，這依賴于螺桿的設計。通常，部件中平均15~25毫米的纖維長度是可取的。
    相對于注射成型，加工和模具填充過程中熔融液中的剪切強度大大降低。因此，僅僅可以得到一小部分的纖維碎片。模具填充過程熔融液中均勻壓力減少了翹曲，特別是在大面積部件中。可調整的原絲模頭使得在必要的模具區域中累積化合物成為可能。開放的模具使擠出和特定的原絲在流動優化位置的調整成為可能。
    這些優勢導致終壁厚僅為1.5毫米，相對于注射成型減輕了重量，節約了原料。在注射成型中，需要用多重層疊技術來填充大面積部件。分布系統影響著纖維長度的退化，而壓力梯度也對纖維定向和翹曲有不利影響。
    在擠壓成型工藝中，緊密LFT原絲（長纖維很好地分散其中）的優異流動性能減小了壁厚，也大大減小了模具填充所需的壓力。因此，可以限制設備成本。重要的是，熔接縫和定向可以避免，從而降低翹曲。
    雙腔成型的可能性也值得一提。在恒定可再現機械特性條件下，LFT-D系統提供高的產出比。一個LFT-D系統可以連接兩臺壓力機。
    特制LFT
    LFT和局部連續纖維結構或織物的結合（被看作“特制LFT”）代表著汽車工業中用于載荷導向部件的LFT的進一步發展。大規模連續生產中這些原料和部件結構的使用需要專門的生產工藝。專門用于這些部件的自動化生產工藝是使用這些復雜組件達到質量再現的一個先決條件。
    “特制LFT”這個詞表示局部部件增強的LFT部件，使用的增強材料有織物、型材或特定部件的單向纖維增強材料。根據應用的要求不同，連續纖維增強材料的纖維比例和纖維類型可能與長纖維增強模塑材料不同。
    由長和連續纖維增強的熱塑性材料制得的復合材料結構，將壓縮成型部件的設計靈活性和特定導向的單向連續纖維的高機械特征結合起來。這些部件使用織物或型材形式的連續纖維在特定的承力部位來增強。為遵守結構部件的規格，多數情況下，LFT部件必須用連續纖維增強材料來增強。
    含織物增強材料的GMT部件的硬度和強度。特別是，材料的結合有助于滿足碰撞需求。
    研究和開發項目中實施的特制LFT技術現在提供了一種生產工藝。在此工藝中，LFT 原絲和特定部件的連續纖維增強材料與局部增強部件一次成型。這一連續纖維增強材料可能由織物或單向預制料組成。
    織物被加熱到基體聚合物熔點之上的一個溫度，以達到良好的織物覆蓋特性，并確保織物與LFT成型材料很好地結合。這一預浸板定位在一個網上，使用傳統的烘箱技術加熱（例如紅外加熱儀）。
    為這一開發所選擇的試驗部件是寶馬（BMW）前端裝配托架。在將來的量產部件中實施這一技術的關鍵因素是接近連續生產條件下的生產工藝，和（重要的）證實經濟生產的可能性。
    要生產的原型部件規格由寶馬集團制定（見表3）。它描述了已進行連續生產的汽車模型前端結構的要求（BMW 3系列，內部編碼E46）。在這一汽車概念中，前端結構具有裝配托架的功能，并作為前燈、風機、鎖和鎖定組件和不同其它功能組件的安裝平臺。

    該項目的目標是使用比量產LFT部件要求更高的復合材料結構制得這個前端，從而展示被比喻為塑料/金屬混合物解決方案的特制LFT的性能。在部件設計的階段，與材料和壓縮成型工藝相適合的前端結構幾何形狀被創造出來。這一概念必須與部件的一般幾何條件相符。同時，還要考慮附加零件和部件與汽車結構的結合。設計適合于原料，并加入肋材來提高部件的硬度特性。幾何形狀被轉化成網絡進行有限元模擬（FEM）分析，網絡模擬依賴于結構和機械部件的研究。 [-page-]
    作為FEM研究的結果，幾何形狀的優化對滿足部件需求是必要的。因此，加筋得以優化。下一步，更新的和重新網絡化的計算機輔助設計（CAD）數據用以確認優化的部件幾何形狀，局部部件增強材料以連續纖維結構形式結合。LFT-D/ILC PP/GF 30和TWINTEX?TPP60 1870 BF 505 兩種材料的結合用以確保得到所需的硬度和強度值。
    寶馬進行的部件試驗完全滿足部件的要求（包括表3中列出的負載案例）。部件試驗用安裝在汽車中的原型進行。
    由于工藝步驟的減少和半成品成本的降低，LFT-D/ILC技術與局部纖維增強材料的結合不僅滿足了挑戰性逐漸增加的部件要求，也提供了高度的經濟潛力。特制LFT具有與其競爭者――金屬/塑料混合物技術，多用于客車前端領域）和織物增強的GMT半成品（GMTex）――相似的性能。
    研發項目的目標是展示在與連續生產相似的條件下并考慮經濟因素時，用定特制的LFT制備寶馬前端原型的生產工藝。該試驗性工廠設立在Dieffenbacher Technology Center（圖7）。

基于LFT-D/ILC設備的工藝前面已作描述，特征如下：
        ◆ 配混擠塑機LEISTRITZ ZSE40 L/D 32，熔融除氣；
        ◆ 聚合物和添加劑重量分析給料系統；
        ◆ 混煉擠塑機ZSG 75, L/D 16；
        ◆ 伺服液壓可調節LFT原絲模頭用于成型LFT原絲擠塑；
        ◆ 雙傳送帶用于LFT 原絲供應；
        ◆ 紅外（IR）烘箱用于加熱TWINTEX 織物片材（局部增強）；
        ◆ 高精度液壓機Dieffenbacher DYS 1500/1250，帶有伺服控制的平行運動系統；
        ◆ 通過帶有針夾系統的六軸向機械手進行LFT 原絲和織物增強材料的全自動裝載（圖8）；
        ◆ 具有剪切優勢的模具

    各個組件由一個生產線控制系統連接在一起，可通過PC實現全自動控制。
    LFT 原絲即時供應，為優化的模具填充特別定制。通過使用EXPRESS?軟件包，原絲預制料的優幾何形狀實驗性地測定，并通過流動模擬來證實。為了產生合適的數據，改進的流體力學數據由特別開發的壓力-流變儀來測定。
    用作寶馬前端上部橫梁區域局部部件增強材料的預浸TWINTEX織物片材，被定位在一個網狀物上、然后輸送到一個紅外烘箱中加熱到處理溫度。
    LFT原絲和TWINTEX織物由一個六軸向機械手自動處理和輸送。
    步，用針夾將粗紗預切件從供應傳送帶上移走。第二步，織物也被拾起放到原絲下面（見圖9）。然后，機械手的旋轉運動將其送入壓力機。

    LFT原絲和TWINTEX織物由機械手和夾取系統放置在模具中，再現性為±1毫米。織物鑲嵌料被四個定位銷固定在模具中。銷的位置根據織物位置和填充模具過程中升高的剪切力（LFT材料流動影響的結果）加以優化。織物的覆蓋在加熱之前由鑲嵌料的特定切片輔助進行。 [-page-]
    模具裝有頂銷和其它與大型生產模具一致的附屬操作功能。部件在具有平行運動控制的Dieffenbacher壓力機上成型，壓力為12500 kN。這相當于0.54平米的特定部件表面積上平均230巴的模內壓力。
    試運行的部件生產周期優化為35秒。由于織物片材的非連續手工加熱，不可能達到更短的周期。在批量生產中，推薦使用帶有多區域烘箱在線控制的自動化加熱和處理工藝。如此，周期可大大縮短，每個部件的生產時間大約為30秒。
    織物結構要求在部件表面不可見。因此結合了受熱織物的LFT原絲由機械手重新定位。以便在模具填充過程中用LFT材料覆蓋織物。初步試驗結果還顯示，肋材的充分填充可以通過LFT材料在織物中的穿透來達到（見圖10）。這種情況的決定因素是選擇具有充分覆蓋特性的合適織物。由于織物的抗撕裂特性低，在模具填充過程中，LFT材料流動引起的剪切力會導致織物容易被穿透。

    織物穿透導致的玻纖含量降低大約為全部玻纖含量的2%（重量）。然而，穿透并不破壞織物結構。另外，可以鑒定肋材被長纖維增強材料完全填充。
    因此，穿透提供了一種使織物增強材料兩邊功能完全的可能方式。相似的層壓結構（LFT然后是織物再是LFT）也小化了翹曲，這在初步研究中已有顯示。
    再循環
    相對于回收LFT材料的直接再處理，LFT-D/ILC和定制LFT工藝具有更經濟和更環保的優勢。生產廢棄物和結束生命周期的部件可以加以利用。切碎之后，金屬部件和粒子不得不被除去。大濾網孔徑為50毫米的單螺桿切碎機，適合產生宜于加入到原始材料中的粒子尺寸。圖11顯示了一種閉合回路概念。

    尺寸在8~12毫米的切碎粒子加入混合器中，主要用于提高機械強度。還需要額外的進料和計量單元。           直徑高達50毫米的大型粒子需要特定的螺桿擠塑機來保持纖維長度。塑化的回收材料從側面加入混煉擠塑機中。
    展望：LFT在汽車中的應用快速增多。直接技術例如帶有在線配混功能的Dieffenbacher LFT-D/ILC工藝，顯示了高的增長速度。除了經濟上的吸引力，它們的主要優勢是材料可以在其中配混的靈活性。連續可變的纖維含量、不同類型的纖維，再加上工程塑料，打開了潛在的應用領域。
    為滿足半結構部件的組件要求，專門用于承重部件的織物增強材料可以整合在LFT-D/ILC技術的進一步發展之中，稱為特制LFT。原型部件顯示，增強的特制LFT部件是金屬/塑料混合結構的一個重要選擇。Bond-Laminates公司供應的聚酰胺66樹脂和TEPEX織物的使用表明，化合有局部纖維增強材料的工程熱塑性材料與特制LFT部件的結合是可行的。
    LFT-D/ILC技術得到了歐洲市場的認可，并即將在美國市場上快速增長。
    使用無漆薄膜成型（PFM）工藝制備的外部車身板的實現為LFT打開了新的市場。巴斯夫、Dieffenbacher和Fraunhofer Institut Fur Chemische Technologie公司合作研究了平滑表面膜與苯乙烯共聚物（例如ABS、SAN）基LFT 反壓成型的化合物。
    研究的主要目的是使用壓縮模塑進行大表面積部件的模具均勻填充技術，避免纖維的破壞和注射點表面的澆口痕跡。壓縮模塑帶來的短循環時間和薄壁厚，還有增強的沖擊性能同樣具有吸引力。加入礦物填料或使用合成的人工或自然纖維以及碳纖維進行材料改性為LFT-D/ILC技術帶來了廣闊的發展潛力，從而產生大量潛在應用的特制材料配方。

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