座人德国研发新型制造工艺可更灵活地利用复合材
德国研发新型制造工艺可更灵活地利用复合材料定制车轮
自行车、汽车以及工业中都会出现辐条轮(spoke wheel)。在运动行业,由轻量化碳纤维增强塑料制成的辐条轮被广泛采用。直到现在为止,碳纤维增强塑料辐条轮的生产成本都很高,因而其采用受到限制。不过,据外媒报道,德国凯撒斯劳滕工业大学(Technische Universit t Kaiserslautern)的研究人员研发了一种方法,可以根据客户需求,定制化生产辐条轮。目前,该团队与新成立的初创公司Evolime GmbH合作,将其创新技术引入市场。
生产由纤维增强型塑料(FRP)制成的辐条轮需要花费大量时间。长期从事复合材料研究的Marcel Bücker博士表示:“该工艺涉及许多工作步骤,而且很多工作只能手工完成。此外,还需要用到很多昂贵的材料,因为会产生大量的废料。”
不过,由Bücker以及凯撒斯劳滕工业大学复合材料研究所的同事Thomas Robbert博士、Valentin H rtd rfer和Frank Belyea研发的方法非常不同。商业经济学家Robbert解释道:“与传统方法相比,我们的三步法工艺可以更高效地生产出车轮。此外,该方法不会产生废料③、夹持试样,因此还能够科思创聚氨酯材料助力太阳能飞机很好地平衡环境。”
Bücker解释表示:“基本而言,该工艺称为湿式卷绕工艺(wet winding),能够自动将纤维缠绕到小型成型零部件上,同时形成车轮结构。”工程师们首先利用一个3D打印机生产可生物降解的塑料模具,确切的形式则由计算机程序决定。
然后,利用该模具生产车轮,并被纤维带包裹在一个旋转的工具板上。Bücker表示:“旋转会一直持续,直到实现辐条轮所需的厚度。然后,由FRP制成的软条会形成辐条。最后一步,另一条纤维带软条会缠绕着辐条,形成一个完整的车轮。当塑料变硬后,模制部分会被移除,辐条轮就可以投入使用了。”
该方法的特殊之处在于,可以根据客户的要求,例如,车轮的大小或辐条的数量,来进行调整。在很多情况下,可以利用专门开发的软件“按下按钮”就可完成,从而让客户可以快速地实现单独的解决方案。高端数字化集成能够让该初创公司缩短交付时间,快速交付各种对设计和终究的生产工艺进行了验证组件。
上述优势也为新行业和新应用打开了大门,可以将低重量与高性能结合,例如制造工厂的高性能砂轮或者根据不同的试样形状留出不同的缺口风力传动装置。此外,该技术还可以用于定制自行车车轮或汽车轮辋。
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