Toray meddelade att man lyckats utveckla en ny tillverkningsteknik för CFRP som man säger möjliggör både förbättrad dimensionsnoggrannhet och energibesparingar. Framöver kommer Toray att mogna den här nya tekniken ytterligare och i stor utsträckning distribuera den till främst flygplansapplikationer som kontinuerligt kräver högre produktivitet och fler energibesparingar. Dessutom förväntas denna teknik gynna bil- och allmänna industriella tillämpningar också, och kommer att bidra till utvecklingen av CFRP-material.
Som Toray förklarar tillverkas CFRP vanligtvis med hjälp av en autoklav (hög temperatur och högtrycksugn) eller en ugn där prepreg (mellanmaterial i arkform) placeras på en form av förutbestämd form och hartset i prepreg härdas med hjälp av uppvärmd luft för tillverkning. Den konventionella tillverkningstekniken har en nackdel som kräver lång tid för uppvärmning och härdning på grund av ineffektiv värmeöverföring av uppvärmd luft och stor värmekapacitet i formen.
Toray noterar att det också finns ett problem med dimensionsnoggrannheten för den del som ska lösas, särskilt för en stor, komplex formad med varierande tjocklek från plats till plats. Detta beror på svårigheten att kontrollera temperaturfördelningen i detaljen, vilket i sin tur kan generera varierande restspänningar och ibland avsevärt deformera delen. På grund av detta krävs omfattande arbetsarbete under slutmonteringen av flera delar, såsom flygplanets huvudvinge, genom att manuellt sätta in fyllnadsmaterial som kallas shims, vilket resulterar i en längre monteringstid än den för tillverkning.
Den nyutvecklade tillverkningstekniken, enligt företaget, ger en lösning på problemet med ett antal inbäddade arkvärmare på moddens yta så att varje värmare styrs individuellt. Delen under vakuum värms effektivt upp från direktkontakt med värmarna, vilket kan uppnå energibesparingar. Att styra individuella värmare och möjliggöra optimal värmefördelning på varje plats ger jämn restspänning i hela den tillverkade delen. Som ett resultat kan delen tillverkas så nära den ursprungliga designen med minimala dimensionella inkonsekvenser och dimensioner som löser det ovannämnda problemet, och det förväntas minska arbetskostnaden och varaktigheten av delmonteringen.
För att effektivt kontrollera detta värmesystem genomförde Toray ett gemensamt forskningsprogram med Ehime University och Tokyo University of Science för att etablera simuleringstekniker för att förutsäga deformation av delar och optimera värmarens temperatur. Toray kombinerade dem till ett program för att designa uppvärmningsförhållanden som effektivt skulle minimera tillverkningstid och dimensionsfel hos delarna. Toray installerade en prototyptillverkningsenhet och genomför för närvarande demonstrationsförsök.
Beroende på delens form och dimension tar det cirka nio timmar att tillverka en stor CFRP-del för flygplan som använder konventionella autoklaver och ugnar etc. Den nyutvecklade tillverkningstekniken förväntas å andra sidan minska tillverkningstiden till cirka fyra timmar. Dessutom uppnår denna teknik cirka 50 procent energibesparing jämfört med konventionella tillverkningsmetoder eftersom tryck- och värmemedier såsom uppvärmd luft inte krävs. Det förväntas också spara tid under monteringen för korrigeringsarbete med shims på grund av den förbättrade dimensionsnoggrannheten för tillverkning.
