Development of Novel Transportation Shells for the Rapid, Automated Manufacture of Automotive Composite Parts
Development of Novel Transportation Shells for the Rapid, Automated Manufacture of Automotive Composite Parts
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开发新型运输外壳以实现汽车复合材料零件的快速、自动化制造
DOI：
10.1016/j.promfg.2020.10.115
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Willicombe K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Willicombe K
本文提出了一种新方法的可行性，即通过外部聚合物外壳将形状和有组织的层的干纤维复合材料预制件保持在一起，用于大批量和低成本制造纤维增强复合材料部件。聚合物外壳作为运输容器，旨在快速提供复合预制体所需的几何稳定性和形状；因此减少了目前在传统液体复合成型（LCM）技术中使用的耗时的粘合剂激活过程的影响。在树脂注入阶段，去除粘合剂活化过程也可以通过保持预成型的渗透性，以及去除不构成纤维或基质系统一部分的“外来”物质的夹杂物，来改善最终零件的质量。本文介绍了新方法的设计及其公式；通过实验室规模的测试机制发展理解；在制造能力方面的结果-例如拣选和放置自动化的处理特性，以及所提出的LCM结构的机械性能。处理性能尤其积极，因为更好的几何稳定性和容易形成的真空密封之间的机器人头部和部分是可能的。本文还提出了一种进一步的新发展，即运输容器保留为一个完整的元素，为最终的复合材料部件提供整个聚合物基质系统。这进一步节省了时间和成本，取代了目前用于快速制造复合材料零件的昂贵的LCM机器。
In this paper the feasibility of a new approach, whereby dry fibre composite preforms of shaped and organised plies are held together by an external polymer shell, is presented for the manufacture of fibre reinforced composite parts at high volumes and low cost. The polymer shell, as a transport vessel, is intended to rapidly provide the composite preform with the required geometric stability and form; so reducing the impact of the time consuming binder activation processes that are currently used in traditional Liquid Composite Moulding (LCM) techniques. Removal of the binder activation process may also improve the final part quality during resin infusion stages, by retaining the preforms’ permeability, plus removing the inclusion of ‘foreign’ material not forming part of either the fibre or matrix systems. This paper presents the design of the new approach and its formulation; the development of understanding via lab-scale test machinery; results in terms of manufacturing capability - such as handling characteristics for pick and place automation, and mechanical performance of the presented LCM structures. Handling performance is particularly positive since better geometric stability and the easy formation of a vacuum seal between the robot head and the part is possible. The paper also presents a further novel development, whereby the transport vessels are retained as an integral element, providing the entire polymer matrix system for the final composite part. This enables further time and cost savings, replacing the need for the expensive LCM machinery that are currently utilised for rapid manufacture of composite parts.
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