3D-geflochtene Verbundwerkstoffe werden durch das Weben trockener vorgeformter Teile mithilfe der Textiltechnologie hergestellt.Die trockenen vorgeformten Teile werden als Verstärkung verwendet, und zum Imprägnieren und Aushärten wird das Harztransferverfahren (RTM) oder das Harzmembraninfiltrationsverfahren (RFI) verwendet, wodurch direkt die Verbundstruktur entsteht.Als fortschrittliches Verbundmaterial hat es sich zu einem wichtigen Strukturmaterial in der Luft- und Raumfahrt entwickelt und wird häufig in den Bereichen Automobile, Schiffe, Bauwesen, Sportartikel und medizinische Instrumente eingesetzt.Die traditionelle Theorie von Verbundlaminaten kann die Analyse der mechanischen Eigenschaften nicht erfüllen, daher haben Wissenschaftler im In- und Ausland neue Theorien und Analysemethoden etabliert.
Dreidimensional geflochtener Verbundwerkstoff ist eines der nachgeahmten gewebten Verbundmaterialien, das durch das durch die Flechttechnologie gewebte Fasergeflecht (auch als dreidimensionale vorgeformte Teile bekannt) verstärkt wird.Es verfügt über eine hohe spezifische Festigkeit, einen hohen spezifischen Modul, eine hohe Schadenstoleranz, Bruchzähigkeit, Schlagfestigkeit, Rissfestigkeit und Ermüdung sowie andere hervorragende Eigenschaften.
Die Entwicklung von DREIDIMENSIONALEN geflochtenen Verbundwerkstoffen ist auf die geringe interlaminare Scherfestigkeit und die geringe Schlagfestigkeit von Verbundwerkstoffen aus unidirektionalen oder bidirektionalen Verstärkungsmaterialien zurückzuführen, die nicht als tragende Hauptteile verwendet werden können.LR Sanders führte 977 die dreidimensionale Flechttechnologie in die technische Anwendung ein. Die sogenannte 3D-Flechttechnologie ist eine dreidimensionale, stichfreie Gesamtstruktur, die durch die Anordnung langer und kurzer Fasern im Raum nach bestimmten Regeln und Verflechtung entsteht miteinander, wodurch das Problem der Zwischenschicht beseitigt und die Schadensresistenz von Verbundwerkstoffen erheblich verbessert wird.Es kann alle Arten von regelmäßig geformten und speziell geformten Festkörpern erzeugen und der Struktur eine Multifunktion verleihen, d. h. das Weben mehrschichtiger integraler Elemente.Gegenwärtig gibt es etwa mehr als 20 Arten des dreidimensionalen Webens, aber vier werden häufig verwendet, nämlich das Polarweben
Flechten), Diagonalweben (Diagonalflechten oder Packen).
Flechten), orthogonales Fadenweben (orthogonales Flechten) und Kettverflechtungsflechten.Es gibt viele Arten des DREIDIMENSIONALEN Flechtens, z. B. zweistufiges dreidimensionales Flechten, vierstufiges dreidimensionales Flechten und mehrstufiges dreidimensionales Flechten.
Eigenschaften des RTM-Prozesses
Eine wichtige Entwicklungsrichtung des RTM-Verfahrens ist das integrale Formen großer Bauteile.VARTM, LIGHT-RTM und SCRIMP sind die repräsentativen Prozesse.Die Forschung und Anwendung von RTM-Techniken umfasst viele Disziplinen und Technologien, was eines der aktivsten Forschungsgebiete für Verbundwerkstoffe weltweit darstellt.Zu seinen Forschungsinteressen gehören: Herstellung, chemische Kinetik und rheologische Eigenschaften von Harzsystemen mit niedriger Viskosität und hoher Leistung;Vorbereitungs- und Permeabilitätseigenschaften von Faservorformlingen;Computersimulationstechnologie des Formprozesses;Online-Überwachungstechnologie des Umformprozesses;Formoptimierungs-Designtechnologie;Entwicklung eines neuen Geräts mit Spezialwirkstoff In vivo;Kostenanalysetechniken usw.
Aufgrund seiner hervorragenden Prozessleistung wird RTM häufig in Schiffen, militärischen Einrichtungen, der nationalen Verteidigungstechnik, im Transportwesen, in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Zivilindustrie eingesetzt.Seine Hauptmerkmale sind wie folgt:
(1) Starke Flexibilität bei der Formenherstellung und Materialauswahl, je nach Produktionsmaßstab,
Der Gerätewechsel ist ebenfalls sehr flexibel, die Produktproduktion liegt zwischen 1000 und 20000 Stück/Jahr.
(2) Es kann komplexe Teile mit guter Oberflächenqualität und hoher Maßgenauigkeit herstellen und bietet offensichtliche Vorteile bei der Herstellung großer Teile.
(3) Leicht zu realisierende lokale Verstärkung und Sandwichstruktur;Flexible Anpassung der Bewehrungsmaterialklassen
Typ und Struktur sind so konzipiert, dass sie unterschiedliche Leistungsanforderungen von der Zivil- bis zur Luft- und Raumfahrtindustrie erfüllen.
(4) Fasergehalt bis zu 60 %.
(5) Der RTM-Formprozess gehört zu einem geschlossenen Formprozess mit sauberer Arbeitsumgebung und geringer Styrolemission während des Formprozesses.
(6) Das RTM-Formverfahren stellt strenge Anforderungen an das Rohmaterialsystem, was erfordert, dass das verstärkte Material eine gute Beständigkeit gegen Harzflussreinigung und -infiltration aufweist.Es erfordert, dass das Harz eine niedrige Viskosität, eine hohe Reaktivität, eine Aushärtung bei mittlerer Temperatur, einen niedrigen exothermen Spitzenwert der Aushärtung und eine geringe Viskosität beim Auslaugen aufweist und nach der Injektion schnell gelieren kann.
(7) Niederdruckeinspritzung, allgemeiner Einspritzdruck <30 psi (1 PSI = 68,95 Pa), kann FRP-Form verwenden (einschließlich Epoxidform, FRP-Oberflächenelektroforming-Nickelform usw.), hoher Freiheitsgrad bei der Formgestaltung, Formkosten sind niedrig .
(8) Die Porosität der Produkte ist gering.Im Vergleich zum Prepreg-Formverfahren erfordert das RTM-Verfahren keine Vorbereitung, keinen Transport, keine Lagerung und kein Einfrieren des Prepregs, kein kompliziertes manuelles Schichten und Vakuumbeutelpressen sowie keine Wärmebehandlungszeit, sodass der Vorgang einfach ist.
Allerdings kann das RTM-Verfahren die Eigenschaften des Endprodukts stark beeinflussen, da das Harz und die Fasern durch Imprägnierung in der Formungsphase geformt werden können und der Faserfluss im Hohlraum, der Imprägnierungsprozess und der Aushärtungsprozess des Harzes großen Einfluss darauf haben können Eigenschaften des Endprodukts, wodurch die Komplexität und Unkontrollierbarkeit des Prozesses zunimmt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 31. Dezember 2021