连续碳纤维增强热塑性预浸片材是制造高性能碳纤维热塑性复合材料的重要中间材料,其各项性能对复合材料产品的成型工艺和质量水平具有十分重要的影响。受限于国内热塑预浸装备的发展水平,目前市场上尚无高质量中温型CF/PP、CF/PA等预浸片材批量销售,限制了我国民用重点领域的轻量化发展进度和水平。实验室在国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项支持下,联合奇瑞新能源汽车公司等单位开展了数控热塑预浸片材机和叠层预成型机的研制工作,历经两年的研究,取得显著的成果。
开发出适合单向碳纤维增强PP、PA、PC等中温型热塑性预浸片材批量生产的数控热塑预浸机,经第三方检验最大加工温度达到300℃,控温精度优于±1℃,片材幅宽达到1403mm;经取样第三方测试,预浸片材的厚度分别为0.13mm和0.16mm,对应树脂含量分别为35.04%和55.36%,全部达到项目考核指标要求。
数控热塑预浸片材机和1400mm幅宽CF/PP预浸片材
开发出热塑性预浸片材叠层预成型机实现了片材精益裁切-取料-视觉纠偏-点焊预成型等全流程自动化运行,经第三方检验,裁切精度达到0.5mm,可进行任意角度和形状片材叠层预成型,达到项目考核指标要求。叠层位置精度优于1mm,角度偏差<5°,单层点焊预成型时间<1s,有效解决了热塑预浸片材无粘性引起的铺层偏差问题,完全替代人工,提高了预成型效率和稳定性。
数控热塑预浸片材叠层预成型机
采用上述设备开发的CF/PP预浸片材制成CF/PP预成型体,并已成功应用于奇瑞新能源汽车前地板后本体、小腿保护梁和电池盒盖等零部件的试制。
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