『技术』克劳斯玛菲：生产纤维增强塑料部件的低成本解决方案
摘要
克劳斯玛菲在JEC World展会上展示了其低成本生产纤维增强塑料部件的创新方案，聚焦于热塑性和热固性基体材料的新工艺和应用。其完全自动化的湿法模塑系统和iPul拉挤系统显著提升了生产效率。此外，公司还介绍了长纤维注射工艺和喷涂混合头，实现了轻量化部件的完美表面和低成本生产。FiberForm工艺结合热成型和包覆成型，适用于大批量生产。克劳斯玛菲正不断优化自动化解决方案，并探索新基体材料和天然纤维的潜力，以满足不同行业的需求。
正文
克劳斯玛菲将展出用于生产纤维增强塑料部件的低成本解决方案，展出重点是基于热塑性和热固性基体材料的新工艺和新应用，它们都是为大批量的生产和开创性的轻量化结构而准备的生产工艺。
湿法模塑第一次完全实现了自动化
新的完全自动化的湿法模塑系统大大缩短了循环时间并提高了加工的可靠性
“纤维增强塑料的市场趋势仍然处在积极的发展轨道上，目前中国对其有着浓厚的兴趣，该地区是我们5种不同RTM(树脂传递模塑成型)工艺需求的主要来源。”克劳斯玛菲复合材料/表面业务单位负责人Philipp Zimmermann解释道。目前，市场对湿法模塑工艺的兴趣浓厚，这是一种适合生产轻量化部件的非常有吸引力的符合成本效益的替代方案。在JEC World展会中，克劳斯玛菲将首次展出一个完全自动化的交钥匙解决方案。“与人工操作的方案相比，它将循环时间缩减了一半，同时提高了加工的可靠性。”Zimmermann解释道。克劳斯玛菲湿法模塑工艺的典型特征是工艺链简单。浸润纤维所需的低模腔压力，确保了投资和系统维护成本低，以及取消了整个预成型过程。湿法模塑是允许使用回收材料的仅有的少数几种工艺中的一种。
iPul拉挤系统符合时代的需求
新的轻量化结构用于风电和建筑行业：拉挤成型的型材(扁形或方形)以及用于混凝土的钢筋具有很高的稳定性和耐腐蚀性
克劳斯玛菲展台的另一亮点是iPul拉挤系统，这是用于连续拉挤成型的第一个完整的生产系统，其生产速度是传统浴槽工艺的两倍以上。“新的iPul系统符合时代的需求，特别是建筑行业的应用，如窗型材或混凝土用的钢筋，或者是风力涡轮机行业等，都对该技术有着浓厚的兴趣。我们还从汽车行业获得了越来越多的需求。”Zimmermann说道。克劳斯玛菲目前正在通过安装第二个iPul系统来扩展其位于德国慕尼黑的TechCenter技术中心，该iPul系统用于制造作为混凝土构件的拉挤成型的钢筋。与用于板式部件的iPul系统一起，克劳斯玛菲现在为其客户提供独特的研究环境，用于开发和测试新的拉挤工艺和应用。
为大型部件提供一级表面
长纤维注射(LFI)可被用于制造用于卡车和农业机械的拥有完美表面的大型部件。“这种长纤维注射工艺允许使用含量高达50%的纤维，该工艺能以极高的稳定性生产轻量化的部件，高度的自动化确保了较短的节拍时间。”Zimmermann介绍说。低黏度的原料组分使得生产大型、复杂且薄壁的部件成为可能。这类应用以高温稳定性、优异的抗冲击强度以及成型后即获得可喷涂的表面为特色。在JEC World展会中，克劳斯玛菲将展出用于客户商用车上的侧盖。
新的喷涂混合头确保更快速地更换喷嘴
克劳斯玛菲全新开发的喷嘴更换部件允许喷涂混合头上的喷嘴系统能够快速更换
克劳斯玛菲为SCS混合头而全新开发的喷嘴更换部件提供了一个关键优势：被要求用于喷涂部件不同截面的直线型喷嘴和气体辅助喷嘴可以被安装在单独一个混合头上并交替使用。“这不只缩短了循环时间，还降低了投资成本，因为只需要一个混合头即可，而且不再需要以前一直使用的液压切换装置。”Zimmermann说道。
在结构部件喷涂(简称“SCS”)工艺中，采用未增强的PU材料对纤维毡层和蜂窝芯材进行喷涂，然后将其放入模具中模压成型。SCS工艺允许外表层拥有较小的厚度，从而使生产出的部件特别轻质。直线喷嘴和气体辅助喷嘴可被用于这项喷涂工艺，其中，直线喷嘴产生扇形的平面射流，适用于聚氨酯混合物在相对大型的部件上进行大幅面的喷涂，而气体辅助喷嘴产生精细的喷雾，比直线喷嘴的流量要低，主要被用于具有挑战性形状的部件区域。
FiberForm工艺在大批量生产中的突破
克劳斯玛菲进一步完善了FiberForm工艺并准备将其投入大批量生产之中
“克劳斯玛菲开发的FiberForm工艺已在大批量的生产中取得了成功。我们的客户对这一工艺在热塑性复合材料的生产中所表现出的高质量、可靠性和成本效益表示赞赏。”克劳斯玛菲FiberForm与IMC 技术经理Stefan Fenske说道。FiberForm工艺是对有机板材进行热成型和包覆成型，比如，采用连续玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维制成的板状半成品作为嵌入件，由聚酰胺(PA)或聚丙烯(PP)制成的热塑性基体材料对其进行包覆成型。在此工艺中，这些半成品首先在注塑模具中得到加热和再成型，然后在其背部注射纤维增强聚合物。这种完全自动化的工艺使得生产循环时间不到60s，因而为大批量的生产作好了准备。整个生产过程，包括用于复合材料板材的红外加热控制系统，都被集成到MC6 机器控制系统中，从而简化了操作。
“这种轻量化的热塑性复合材料结构是正在不断发展的一项重要业务，因此，我们正在不断地扩大和优化我们的自动化解决方案，以为我们的客户提供最好的服务。”克劳斯玛菲自动化部门轻量化结构产品和项目经理 Mesut Cetin博士说道。比如，目前正在复合材料板材中试用新的基体材料和天然纤维，这为汽车行业(如车门模块载体)以及其他行业如体育用品和包装行业等带来了巨大的潜力。
