重大突破：空心型材與有機金屬的注塑成型即將實現

【據kunststoffe網站9月7日報道】有機金屬片與空心型纖維複合材料可通過注塑成型而製備成複合結構

有機金屬片注塑複合結構是當今串列生產的門檻，目前還沒有辦法將封閉的空心型材與連續纖維結構結合成一個熱塑性FRP混雜結構。儘管高度集成的多組分設計與纖維增強熱塑性塑料可使材料的重量大幅度減輕，而且使得其生產效率得到了提高。

在德國博澤汽車部件有限公司和位於德累斯頓的研究所的共同領導管理下，一個工業和科學領域的跨學科團隊合作研究這個課題。他們首次將這種設計應用於熱塑性纖維複合中空型材。fupro項目的研究部分由德國聯邦教育與研究部（BMBF）資助。

為了達到輕型支護結構的應力導向設計，合作夥伴專註於模塊化組合，分別為：抗扭轉、撓曲剛性空心型材的複雜節點和支撐結構中的平面結構元素。

這個模塊化設計擁有靈活的半徑和幾何形狀。左到右：有機金屬片，金屬插入空心型材，LFT節點（圖片來源：ILK / TUD）

經過兩年的研究獲得了成功

以Habil、Maik Gude和 Robert Kupfer教授為首的項目合作團隊自2015年以來，就一直在研究這個問題。他們開發的結合有機金屬片自動化技術、空心型材和長纖維增強塑料是該研究平台的一部分。這個概念是基於一個工藝鏈，用於製造和加工複雜形狀的熱塑性混合紗線的空心型材。由管狀預浸料製成，多層預製件插入固結模具中，紡織結構使得曲率半徑和截面幾何形狀非常靈活。加固是使用在預壓力膜在一個變式噴吹工藝中進行的。在製造過程中產生的一種添加劑，薄壁固結模具可以有效地控制過程和縮短周期時間。

除了後模平面的有機金屬片，支撐系統是注塑成型中的功能化中空結構必不可少的。它們使空心型材內部具有穩定性，因為即使厚壁空心型材在高壓下也可能坍塌。根據空心型材的幾何複雜性，一個固體、流體或顆粒的支持核心是值得考慮的。在FuPro的項目中，科學家們開發的耦合過程結構模擬策略，可以實現對空心型材包覆成型進行詳細的記錄。充型模擬確定了作用於空心型材上的壓力，並將其傳遞到結構模擬的以下步驟。使用這些方法，對各自的支持系統進行評估和實驗測試。

為了確保這項技術符合實際要求，這個合作小組貫徹了設計理念，將預固化空心型材（60毫米直徑）和有機金屬在各自的預處理之後，插入到注射模具中。而後，插入熱切割成一定尺寸的有機金屬片，隨著傳輸系統而進行批量生產。在注塑模具形成了有機金屬片。隨著空心型材和金屬插入，它通過注塑成型而功能化。玻璃纖維增強聚醯胺用來製作其他所有部件。

文章來自kunststoffe，原文題目為 Multi-Material Design for Large Series, 由材料科技在線匯總整理。

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