TFP技术在三维纤维增强预成型件制备中的应用

    近年来,复合材料市场对于纤维增强织物是否能承载多轴载荷提出了越来越高的要求。原因是传统手糊织物不能体现平面外的机械性能,比如,Z方向上的机械性能,包括拉伸强度,剥离强度和层间剪切强度,这会直接导致制件的热稳定性和抗冲击性能差。  
    解决此问题的方法之一是在Z方向上用额外的纤维来加强两维织物结构。增强z方向上的属性特征是为了提高二维增强复合材料的,取决于纤维的种类和数量,以及复合材料制件中增强材料排列角度。TFP技术的原理是用增强纤维中上端和下端的线纱,来加强垂直于主XY平面的z方向,如图5所示。


      图5:使用双线连锁缝纫法将增强材料与基础材料缝合,双线连锁即用纱线固定织物上一层的方法。
    然而,在平面内的机械性能会随着Z 方向纤维含量的增加而降低。这是由XY方向的纤维含量减少,以及材料的不连续性,和平面内纤维的局部损坏造成的。 
    考虑到z方向纤维含量的增加会导致平面内力学性能的降低,因此在需要改善的区域可以通过配置适量的纤维含量来影响平面内的力学性能。图6显示了用三维纤维织物增强的张力压杆。


      图6:用由不同厚度层组层的三维织物来增强张力压杆。
    定制化预成型件的特点
    1 织物结构的多样性:
    应力场与纤维铺放方向一致;
    三维增强预成型件;
    深拉伸预成型件;
    2 织物材质的选择丰富性:天然纤维,玻纤,芳纶,碳纤维和陶瓷纤维;
    3 大程度保留增强纤维的强度:
    制件中纤维与应力场方向一致;
    净成型制造(无剪切,低浪费率);
    4 低成本:
    使用粗砂;
    高自动化;
    5 高可重复制造性