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天鹅座Texkimp开发零度卷绕解决方案,帮助制造商在轻质结构复合材料零件中实现纵向强度

 纤维处理和加工技术公司Cygnet Texkimp(英国诺斯维奇)开发了一种以零度角缠绕复合纤维的方法,以使用少的纤维量制造具有增强机械强度的弯曲和笔直的结构件。
零度绕组 - 也称为轴向,单向或纵向绕组 - 是一种广受欢迎的技术,特别是在汽车,航空航天和建筑行业的轻质结构部件制造商中。使用传统灯丝缠绕很难实现的技术利用了纤维直接沿轴向负载路径或纵轴缠绕时产生的固有机械强度。

零度缠绕描述了与心轴方向平行铺设纤维的作用。到目前为止,沿零件轴线缠绕的复杂性使制造商无法充分利用轴向强度的优势。

Cygnet Texkimp专门从事纤维处理和加工机械的设计和制造,包括用于复合材料行业的长丝缠绕技术,使用其3D卷绕机和多轴络筒机开发了该工艺。这些是该公司的高速,多轴,在3D绕线机的情况下,机器人安装的绕线机。至关重要的是,这两种技术的能力使制造商不仅可以制造零度绕组的直零件,还可以制造弯曲零件,例如飞机的燃油管。

纤维铺设的方向和角度会影响长丝缠绕部件的特性。现代长丝缠绕技术使制造商能够通过选择用于构建零件的纤维的几何形状和数量来定制结构并定制其强度特性。通过这种方式,制造商可以根据零件的预期用途和需要承受的预期力来增加特定区域的强度。传统的长丝绕组,包括箍和螺旋绕组,可以从几乎所有方向提供机械性能,但沿零件轴的有效覆盖是一个挑战。


 

 

轴向纤维从多位置纱架送入工艺,同时旋转环提供角度纤维

 

“有一些方法可以使用传统的灯丝缠绕获得接近零度,但没有固定机制将零度纤维固定到位,”Cygnet Texkimp的Yan Liu博士解释说。

“通过手动预包装心轴可以产生类似的性能,但这是一种劳动密集型方法,不适合大批量应用。

使用MAW和3D卷绕机使零度缠绕成为可能,因为轴向纤维由收卷机构固定到位。纤维从一系列(两个或三个)旋转环进入工艺,这些旋转环上装有纤维线轴,这些线轴围绕静态心轴来回移动,在它们走的时候缠绕。此外,可以在工艺开始时加入纤维放卷架,以增加可以一次性进料和铺设的纤维量,从而提高生产效率。

“零度风的能力对于制造关键部件非常重要,在这些部件中,在纵向具有机械性能非常有用,”刘彦博士说。“这是长丝绕组技术发展的一个令人兴奋的发展。


Cygnet Texkimp的多轴卷绕机使零度上链成为可能,因为轴向纤维由卷绕机构固定到位

“我们的解决方案非常适合承受弯曲载荷的零件,例如汽车的结构侧和前部冲击保护梁。与纵向路径直接平行的卷绕所获得的强度水平和均匀性是高性能零件制造中非常理想的特性,特别是当与处理扩展丝束的能力相结合时,这进一步增加了轴向纤维在需要的地方的覆盖范围。

“通过零度卷绕而不是通过添加大量纤维来增加强度和抗冲击性意味着制造商可以用小的纤维制造坚固的零件,从而减轻重量,从而提高燃油效率并支持轻量化议程。

“我们相信我们的解决方案是独一无二的,特别是因为它使我们能够快速,一致地创建具有佳轴向强度的复杂弯曲形状。