AMRC將碳纖維編織提升到全新維度

謝菲爾德大學先進制造技術研究中心(AMRC)在成功獲得資金招標碳纖維織物后，購買了3D織機和提花機，使用先進的纖維加工設備使碳纖維編織成為一種全新的高科技技術。新設備安裝在合成中心，大約需要兩個星期的時間來建造。隨著時間的推移攝像機將記錄復雜裝配在每個階段的照片。

編織是一種基本的工藝，能夠使兩條以上紗線在斜向或縱向互相交織形成整體結構的預成形體。這種工藝通常能夠制造出復雜形狀的預成形體，但其尺寸受設備和紗線尺寸的限制。在航空工業，目前該技術主要集中在編織的設備、生產和幾何分析上，最終的目的是實現完全自動化生產，并將設備和工藝與CAD/CAM進行集成。為了克服二維編織厚度方面強度低的問題，開發了三維編織技術，為制造無余量預成形體提供了可能。但是該技術同樣受到設備尺寸限制。

編織在航空航天工業的應用很有潛力。而采用經向針織技術，并與纖維鋪放概念相結合，制造的多軸多層經向針織織物一般稱為經編織物。這種材料由于不彎曲，因此纖維能以最佳形式排列。經編技術可以獲得厚的多層織物且按照期望確定纖維方向，由于不需要鋪放更多的層數，極大提高經濟效益。國外目前已經能夠在市場上獲得各種寬幅的玻璃和碳纖維經編織物。國外航空航天工業部門正在研究將這種技術用于次承力和主承力構件，已經在飛機機翼桁條和機翼壁板上進行了驗證，預計未來將在飛機制造中廣泛應用。

除了3D織機和提花機外，復合中心還將配備許多其他新設備，其中包括編織系統、定制纖維放置、高溫高壓繞絲機、拼接機器人、拖曳擴展器和機器人末端執行器。這些將被用于制造預制件，并開發包括接合、自動化和浸漬在內的商業化的使能技術。

AMRC復合中心的纖維發展經理克里斯麥克休說：“3D織機和提花機為生產非常復雜的碳纖維預制件開辟了新的機會。它將把碳纖維編織推向一個新的維度。克里斯最近加入了AMRC復合中心，具有豐富的紡織經驗和幾十年的經驗。早些時候，克里斯曾為多家頂尖開發實驗室工作。克里斯補充說，“這種設備將在下一代航空航天和汽車用輕量化材料中發揮關鍵作用，采用多材料、多過程的預成型方法”。據克里斯介紹，將通過延時相機記錄建造的每一個階段的細節，這將是一個很好的工具，讓人們看到建造這種大型設備所需的步驟。