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轻质结构——速度的飞跃

卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司——碳纤维复合材料行业的驱动力和领导者

能源效率和环境保护的主题(包括它们的特殊要求)在生产中变得越来越重要,逐渐成为轻质结构的成长动力。对汽车行业来讲更是如此。

跟航空行业的应用一样,越来越的轻质结构用于汽车中来减少CO2的排放。仅运输业的年增长率就从7%提高到了8%,预计到2020年,其全球轻质结构市场将达到1400亿欧元,这也是纺织行业对未来满怀乐观的原因。轻质结构以纺织品增强复合材料为基础,因此拥有低克重和高性能的特点。为了满足这些高要求的应用,在生产负荷吸收型的多轴向碳纤维纺织品时,优先考虑卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司生产的多轴向经编机。公司总部位于开姆尼茨,是生产专业设备的领导者。该公司生产的COPCENTRA MAX5 多轴向经编机和FSA 600 Plus 展纤机专门针对碳纤维复合材料领域。此外,这个具有创新精神的生产商也会支持某些行业的创新计划,例如C³ 项目——一个由德国政府发起的促进纺织增强混凝土的项目,德国机械制造协会VDMA建立了混合轻质技术小组。卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司总经理Jochen Schmidt与VDMA贸易协会官方发言人和工作组委员会成员进行了交流,他表示公司将全力支持充满前景的轻质结构行业。

加工碳纤维的必备品

卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司研发的COP MAX 5能满足敏感碳纤维的加工需求,它可以生产单位面积克重较低的多轴向纺织品。当使用12K碳纤维粗纱时,每层克重低于70 g/m²。

标准的COP MAX 5 配备全幅衬纬和三个可调整的铺纬机构。通过使用现代化的材料和复杂精密的设备,纬纱可以通过一体式或者分体式方法温和、高效地衬入编织区域。两个版本的主要区别在于展纤环节——这个阶段是将碳纤维分布均匀,以备后续使用。

在一体式版本中,碳纤维粗纱从位于正切纱架的纱筒上退绕下来,在衬纬阶段直接展开。因此原料可以在恒定的张力下连续退绕。在分体式版本中,已成形的干燥、单向(UD)碳纤维条带从螺纹边盘的纱筒上退绕下来,喂入衬纬区域。UD条带需提前在展纤机上准备好,展纤机首选FSA 800。这个展纤机用于展开连续的长丝纱线,安装不需要任何类似粘合剂等固定方式。

不论是一体式还是分体式生产方法,在COP MAX 5上进行的碳纤维运输都是在一个张力恒定,均匀的智能技术系统中完成。其特征包括:一个完整有效的层板支撑系统,以切断纬纱为基础的喂入和铺设理念,以及设计特殊的钩子和运输元件。

应用——介于现实和想象之间

卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司生产的复合材料机器给人留下了深刻的印象。这家卡尔迈耶子公司的营业额占整个集团的15-20%,可生产不同行业的产品。Jochen Schmidt说:“最大的碳纤维应用领域仍属航空业,汽车业紧跟其后,发展势头良好。不过碳纤维也越来越多地用在风力涡轮机中。”风力涡轮机行业主要采用玻纤多轴向织物来生产用于转子叶片的增强塑料复合材料。Jochen Schmidt继续道:“叶片转动的时候,离心力特别大,多轴向纺织品可用于提供必需的力量。”钢铁具有所需的强度,但是太笨重,它适合用在许多其他工业部门,而非这个行业。为此,Jochen Schmidt希望他的公司可以更多地涉足碳纤维复合材料领域。这位总经理认为:“既然我们发现了碳纤维市场的巨大潜力,那么就应该奋勇向前,进一步加大开发。我们希望碳纤维领域在未来几年内可以不断增长。”他把最大的希望放在机器制造方面。他表示:“当需要加快零部件运行速度,或者大规模移动机器时,你就会发现碳纤维的价值所在。”在讨论纺织增强混凝土的话题,Jochen Schmidt认为多轴向碳纤维纺织品比钢铁更适合用在增强混凝土中。他说:“与传统的钢铁相比,碳纤维增强材料更轻,但负载吸收能力更强。”更重要的是,材料不容易生锈。这就意味着无需覆盖大量的混凝土来防止生锈——减少了组件的厚度和所需的混凝土用量,从而节约资源。此外,混凝土薄组件也可以自由成形,用在之前从未有过的结构中。唯一的缺点是碳纤维相对昂贵。不过,据Jochen Schmidt介绍,许多应用领域在使用碳纤维后节约了很多材料,因此碳纤维的使用还是非常值得的。比如,修建桥梁时,如果把混凝土下的钢筋替换为多轴向碳纤维纺织品,就能节约成本,还能促进建筑业的可持续性发展。

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