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发表于 2015-7-2 20:56:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
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D-SMC工艺:一项工业革命

D-SMC工艺:一项工业革命

        图1 复合加工设备

        基于在开发长纤维增强塑料成型系统方面所积累的50多年的经验,目前又一创举已成功问世:直接SMC生产工艺(简称“D-SMC”)。这是德国迪芬巴赫公司与Fraunhofer ICT(德国研究协会机构中的一家知名的行业学会)和DSM复合材料树脂公司战略性合作的富有成效的开发成果。
        这种新的直接复合技术本质上是以迪芬巴赫的LFT-D工艺为基础的,它是在模压成型前生产一种半成品的加工工艺。该技术的成功推出可以追溯到10多年前,它主要用于生产大型部件(特别是带有外表饰面的部件),同时为采用轻量化的热固性复合材料取代传统的金属(如铝和钢等)提供了新的机遇。
       

D-SMC工艺:一项工业革命

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        图2 D-SMC生产线

        什么是D-SMC?
        就传统的SMC加工工艺而言,半成品部件一般是在不同的地点和时间段被单独生产出来的,由此而引发了极高的物流运输成本,这就意味着,为了获得始终如一的半成品质量,从而确保最终产品质量的稳定性,就必须花费较高的费用。而SMC直接成型工艺(D-SMC)可避免这种高成本的操作步骤,包括SMC半成品部件的包装、存储和运输处理在内的操作流程。这种直接复合技术允许SMC混配物的连续生产,利用挤压成型工艺,SMC混配物即可在后续的工艺流程中直接被加工成部件。这种创新的单步生产工艺免去了长达几天的固化时间,从而在节省时间和成本方面极具优势。该工艺极大地缩短了将原材料转变成最终成品部件所花费的时间,仅几分钟即可完成这一过程,同时还免除了物流成本。与传统方法生产的SMC半成品相比,这种直接生产的半成品部件的质量更好,可获得同一的力学性能和A级表面质量。
        由于省略了半成品部件的中间加工步骤,因而允许每个单独的配方组分在连续的工艺流程中同时发生变化(如填料和增强纤维)。此外,生产节拍和成本的降低使该工艺在部件生产中的灵活性得到显著提高。目前全球第一套该生产系统已投入生产运行。
       

D-SMC工艺:一项工业革命

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        图3 由新的直接工艺(D-SMC)生产的第一个SMC部件

        D-SMC生产系统如何工作?
        与传统方法生产的SMC半成品部件一样,由D-SMC系统生产的SMC半成品部件也是一种具有稳定加工特性的扁平材料,能够在模压工艺中加工。集成在生产系统中的SMC切割机可将SMC半成品加工成待模压的套料,然后这些套料被自动地送入压机模具中。基于2~8kg/min.的产率和3.5~4.5kg/m2的基本成型压力,该机器被设计用作SMC成型的核心设备,它包含了几种规格的自动化压机。根据部件要求,可使混配物的宽度达到400~800,其中的玻纤含量可达20%,最大为38%。如果添加的是中空玻璃微球,该生产系统甚至可生产低密度的SMC。利用主线控制系统,即可将该直接混配单元与切割单元、自动化操作单元和压机等连接在一起。只需几分钟,用于D-SMC设备的控制系统就可以完成材料配方的设定、单一组分的更改和特殊组分的添加等操作。为确保质量,所有的工艺参数都会受到监控并被记录下来,直到生产出最终的产品。
       

D-SMC工艺:一项工业革命

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        图4 D-SMC工艺流程

        RTM的轻量化设计潜力——高压树脂传递模塑成型
        在诸如电动汽车(e-mobility)、CO2限排和燃油成本提高这些当前的热点话题下,高性能的纤维增强塑料正变得日益重要。一些汽车制造商们预测:未来汽车的整个乘员室将完全由碳纤维增强塑料制成。由于具有很高的动态强度,高压树脂传递模塑成型工艺(简称“HP-RTM”)也将在结构部件和带有外表装饰部件的生产中发挥重要作用。迪芬巴赫已经成功地开发出了高性能的全自动化HP-RTM生产线。
       

D-SMC工艺:一项工业革命

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        图5 D-SMC生产系统

        通过与克劳斯玛菲和Fraunhofer Institut的成功合作,目前迪芬巴赫能够向全球客户提供用于高压树脂传递模塑成型工艺的交钥匙系统解决方案,即该工艺涉及的所有生产单元都来自同一供应商。其中,作为合作伙伴的克劳斯玛菲主要提供工/模具和注射技术,而Fraunhofer Institut则提供用于该生产工艺的化学品技术。为给客户带来更多的优势(如缩短生产节拍时间),今后的技术开发将成为这一战略合作的重要部分。
        该生产系统主要由3个自动化的生产单元组成:预成型生产单元、压制和注射单元,以及再加工单元。这些生产单元既可单独运行,也可在一条生产线上同时运行。迪芬巴赫目前正在开发自动化的生产单元,以采用未浸渍的织物增强结构,低成本地生产出预制件,其中所使用的松软织物可以是采用碳纤维和(或)玻璃纤维制成的纤维织物或纤维毡。有利于材料最佳使用的切割技术、特殊的操作装置、用于织物叠层的固定技术,以及为近乎网状的预制件生产而订制的各种低成本的以客户为导向的装饰技术(draping technologies)等等,不久都将成为迪芬巴赫生产系统中的组成部分。
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