在VIBRIO項(xiàng)目（資助編號(hào)：03LB3102A）中，亞琛AZL有限公司（德國(guó)）及項(xiàng)目合作方在德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和能源部（BMWi）的公共資助下，致力于用功能化天然纖維增強(qiáng)塑料（NFRP）替代傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)塑料（FRP）部件，以降低環(huán)境足跡（見圖1）。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已開發(fā)并驗(yàn)證了一條全新的工藝鏈，為項(xiàng)目合作伙伴Ergon公司生產(chǎn)天然纖維增強(qiáng)自行車座殼。

該項(xiàng)目的技術(shù)基礎(chǔ)是AZL的感應(yīng)加熱雙鋼帶壓機(jī)，用于熱塑性復(fù)合材料（TPC）的連續(xù)浸漬和壓實(shí)。該設(shè)備由AZL在多個(gè)聯(lián)合合作伙伴項(xiàng)目中研發(fā)建造，配備了高能效的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，并結(jié)合彈性體包覆壓輥以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的壓力施加。為進(jìn)一步改善VIBRIO項(xiàng)目加工過程中的浸漬效果，AZL正在將振動(dòng)技術(shù)引入雙鋼帶壓機(jī)工藝。

在最新的項(xiàng)目會(huì)議上，AZL展示了振動(dòng)輔助雙鋼帶壓機(jī)工藝的最新進(jìn)展。截至目前，團(tuán)隊(duì)已開發(fā)并驗(yàn)證了兩種將振動(dòng)引入工藝的概念方案（見圖2）。方案1最高頻率僅能達(dá)到約84赫茲，而方案2可實(shí)現(xiàn)高達(dá)244赫茲的頻率，振幅約為30-140微米。

這些概念方案被用于浸漬試驗(yàn)，并與無振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)參照工藝進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)采用玻璃纖維/聚丙烯有機(jī)片材，在180°C工藝溫度和0.3米/分鐘的工藝速度下進(jìn)行生產(chǎn)。圖3展示了彎曲強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果。壓力曲線指設(shè)備的五個(gè)壓力區(qū)，振動(dòng)輥位于第三區(qū)。"低壓曲線"的壓力設(shè)置為2–4–0.5–6–2巴（氣缸壓力），"高壓曲線"設(shè)置為2–4–6–6–2巴（氣缸壓力）。

圖3. 在AZL雙鋼帶壓機(jī)中加工的玻璃纖維/聚丙烯材料的彎曲強(qiáng)度

如圖所示，無振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)工藝未能實(shí)現(xiàn)充分浸漬，彎曲強(qiáng)度僅為145兆帕。采用方案1引入振動(dòng)后，浸漬效果略有改善，彎曲強(qiáng)度達(dá)到162兆帕（6巴振動(dòng)壓力下），但仍未實(shí)現(xiàn)充分浸漬。方案2在浸漬質(zhì)量和彎曲強(qiáng)度方面表現(xiàn)出更顯著的改善，最高彎曲強(qiáng)度可達(dá)484兆帕（6巴振動(dòng)壓力及高壓曲線條件下）。

在項(xiàng)目實(shí)施期間，AZL將進(jìn)一步開展振動(dòng)輔助浸漬試驗(yàn)，測(cè)試不同材料（如天然纖維）和工藝參數(shù)。

信息來源：CW