През последните години инжектирането на дълги влакна (LFI) е нов процес на формоване на полиуретан, разработен успешно през последните години. Процесът има предимствата на високата автоматизация, краткият цикъл на формоване, лекото тегло и ниските производствени разходи.
В автомобилната индустрия процесът на LFI първо се използва за производство на структурни и полуструктурни панели, като компоненти на покрива. Според съобщения, полиуретановият покрив на спортен автомобил е с 20% по -лек от стоманен покрив и повече от два пъти по -твърд от алуминиев покрив или друг покрив от фибростъкло. В допълнение, в селскостопанските и търговските превозни средства LFI Polyurethane Composite се използват и в индустрията на селскостопанските и търговските превозни средства, като капаци на трактори, тежки панели за камиони, панели на каросерията на булдозер, багажници за автобусен багаж и др.
През последните години експертите от композити от частна индустрия, военните и изследователските институции си сътрудничат, за да проучат дали процесът на LFI може да се използва и за производството на части, подсилени с въглеродни влакна (CFRP), необходими за пазарите на високопроизводителни материали, като аерокосмическото пространство , Активиране на масовото производство на по -ниска цена. Проучването е финансирано от лабораторията за изследване на военновъздушните сили на САЩ (AFRL) от 2022 г., а участниците включват производството на AFRL, индустриалните технологии и енергийните подразделения, основния изпълнител Lockheed Martin, производителя на оборудване Kraussmaffei и Изследователския институт на Университета в Дейтън (UDRI) .
Процесът на производство на компоненти за въглеродни влакна, използвани в момента в аерокосмическото пространство, е дълъг и трудоемък и обикновено се отличава с прегностия на въглеродни влакна, който се поставя ръчно върху едностранно инструмент, покрит и след това се търкаля в автоклав за цял ден втвърдяване. За разлика от тях, LFI процесът е бърз, ефективен и автоматизиран. Процесът на LFI първо отрязва стъкленото влакно до желаната дължина, нарязаното влакно се смесва с двукомпонентна течна смола, след това се напръсква в предварително загрята отворена форма и накрая се втвърдява под слаба топлина и налягане. Целият процес е един от най-ниските, най-малко методи за отпадъци за изработка на композитни материали и може да отнеме от няколко минути до няколко часа, в зависимост от сложността на частта.
Първият важен проблем, с който се сблъска екипът, беше дефинирането на въглеродните влакна, които трябва да бъдат разпръснати достатъчно, за да бъдат равномерно диспергирани в смолата по време на смесване и те откриха, че големите теглещи въглеродни влакна на Золтак осигуряват най -добрите механични свойства и стегнати свойства. Изследователите първо разбиха големи 50K снопове въглеродни влакна на по -малки пакети от 2K до 3K и след това пренавиват тези снопове обратно в 50k снопове. Когато в главата на LFI се появи разрез, те са лесни за разплитане.
Изборът на правилната смола също е фокус на изследването. Изследователският екип използва системата на полиуретановата смола Covestro, която е специално проектирана да намали плътността на крайния втвърден панел, като регулира метода на смесване, за да се сведе до минимум или премахне потенциалното съдържание на празнота.
По отношение на оборудването за преработка, изследователите анализират няколко променливи, включително скорост на рязане, дължина на влакната, коефициент на влакна/полимер, налягане на въздуха, време за натискане, дизайн на плесен и температура на плесен, един от важните проблеми е капацитетът за обработка на въглеродните влакна, особено Острието и барабанът на машината за рязане, които могат да получат по -добри резултати от рязане след надграждането на рязането на острието.
Изследователският екип планира да проведе две производствени демонстрации, свързани с аерокосмическото пространство, използвайки технологията LFI/ въглеродни влакна до края на 2025 г. Въпреки че в момента се използва високоефективна полиуретанова смола, екипът предпочита да използва епоксидна смола, тъй като предлага по-добра ефективност. Но това ще изисква големи модификации на хардуерната система на LFI и в момента няма достатъчно финансиране за покриване на тези разходи.
Този съвместен изследователски проект може да насърчи развитието на цялата индустрия за композитни материали. Използването на иновациите на тези компании в евтини композитни процеси може да ускори производителите на оригинално оборудване (OEM производители), като Lockheed Martin, за да се намерят производствени решения за самолети от следващо поколение.