Das Filamentwickeln ist eines der ältesten Verfahren zur Herstellung von Kohlefaserteilen. Es ist ein Prozess, der bis vor ungefähr 10 Jahren ziemlich statisch blieb, als inkrementelle Änderungen begannen, ihn ziemlich zu verbessern. Der aktuelle Zustand des Filaments wickelt es so, dass es einen messbaren Einfluss auf die Verwendung von Kohlenstofffasern hat.
Wenn Sie mit dem Wickeln von Filamenten nicht vertraut sind, handelt es sich um einen Vorgang, der - zumindest optisch - dem Weben in großem Maßstab ähnelt. Große Rollen aus Kohlefaserfilamenten werden auf Spulen geladen und durch eine Wickelmaschine gefädelt. Das Filament wird dann aufgenommen und um einen rotierenden Dorn gewickelt.
Abhängig von der Anzahl der Filamente und ihren relativen Positionen können sie in beliebig vielen Mustern um den Dorn gewickelt werden. Dadurch entsteht eine durchgehende Form, die in unterschiedlich lange Stücke unterteilt werden kann.
DIE FRÜHEN TAGE DER FILAMENTWICKLUNG
Die Filamentwicklung wurde erstmals in den Jahren unmittelbar nach dem Zweiten Weltkrieg als Herstellungsverfahren eingesetzt.gemäß Composite World' sIngwer Gardiner. Die Hersteller nutzten das Verfahren, um Gehäuse für Feststoffraketenmotoren herzustellen. Lichtmasten, Druckbehälter und Rohre - alle mit Kohlefaser verstärkt - kamen in den 1960er und 70er Jahren auf den Markt.
Der Prozess war damals immer der gleiche. Das Filament wurde unmittelbar vor dem Wickeln um den Dorn in ein Epoxidharz gebadet. Das vollständig gewickelte Produkt wurde in einen Hochtemperaturautoklaven eingespeist, der das Harz aushärtete und ein starkes und haltbares Material erzeugte, das mit Kohlefaserfilamenten verstärkt war. Dieser Vorgang wird als Nasswicklung bezeichnet. Es ist ein Verfahren, das bis heute angewendet wird.
Vor einigen Jahren wurden neue Methoden entwickelt, um die Nasswicklung zu ersetzen. Die Ingenieure fanden heraus, wie trockene Fasern in Verbindung mit Flüssigformprozessen verwendet werden können. Sie entwickelten auch Verfahren unter Verwendung von Towpregs und Prepregs. Durch all diese neuen Verfahren musste das Filament vor dem Aufwickeln nicht mehr in Epoxidharz gebadet werden.
HEUTE&FILAMENT WINDING
Heute kann die Filamentwicklung im Vergleich zum Vorgänger der ersten Generation deutlich anders aussehen. Zum Beispiel verwendet unsere Industrie jetzt Hochgeschwindigkeits-Filamentwicklungen, mit denen komplexe Teile mit variablen Querschnitten und ungewöhnlichen Formen hergestellt werden können. Wir sind nicht länger auf statische, zylindrische Dorne beschränkt, die nur Rohre unterschiedlicher Größe produzieren.
Die Robotik wird auch in die Filamentwicklung eingeführt. Robotersysteme machen den gesamten Filamentwickelprozess schneller und effizienter, indem sie die Ineffizienzen menschlicher Beteiligung beseitigen. Es macht auch das Wickeln von Filamenten zu einem billigeren Verfahren, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.
Auch der 3D-Druck wirkt sich auf die Filamentwicklung aus. Laut Gardiner gibt es in Stuttgart ein Unternehmen, das einen Weg gefunden hat, einen Roboter-Nasswickelprozess mit 3D-Druck zu kombinieren, um fertige Produkte herzustellen, die Kohlefaser- / Epoxidprodukte mit Verbund- oder Metallkernen verbinden. Der Prozess kann sogar geändert werden, um fertige Produkte ohne Kern zu erstellen.
NEUE FORMEN UND GRÖSSEN
Der Nettovorteil all dieser neuen Technologien besteht darin, dass wir Verbundteile in allen Formen und Größen herstellen können, während wir gleichzeitig die Filamentwicklung nutzen. Warum ist das wichtig? Weil das Wickeln von Filamenten viel stärker automatisiert werden kann als bei herkömmlichen Aufbauten. Durch die Verbesserung der Filamentwickelprozesse für so viele Formen und Größen behalten wir die Geschwindigkeit und Effizienz bei, ohne die Flexibilität des Designs zu beeinträchtigen.
Wir sind gespannt, wie die Technologie unsere Branche verändert. Wir wissen nicht, wie die Filamentwicklung in 10 Jahren aussehen wird, aber wir denken, dass es sicher ist, dass die Dinge noch besser werden als heute. Das&ist sowohl für unsere Branche als auch für unsere Kunden gleichermaßen gut.
