卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司成功参加FUTURE项目 – 将钢和碳纤维应用于多轴向纺织品中
混合创新让一切皆有可能
碳纤维增强塑料（CFPs）是照亮轻质建筑行业的灯塔。这些被广泛使用的复合材料具有优异的力学性能，密度较低；然而，这种材料的导电性相对较差，因此不适合应用于飞机壳体。尤其在高海拔地区，飞机壳体材料对防雷性的要求相当苛刻。目前，人们将CFP结构与铜丝格栅复合形成板材，用来保证飞行安全，应对恶劣的天气状况。但这种解决方案相当复杂，因此这个项目就是为了找到一种更为简易有效的技术方案。这个名为“功能性纺织品和可复制的成果”的研究项目，简称为“未来”，由德国联邦教育与研究部（BMBF）公开资助，在项目发起者Julich的指导下开展工作。
该项目在位于奈拉的卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司进行，从2014年10月一直持续到了2017年9月底。项目的合作伙伴包括位于凯泽斯劳滕的复合材料研究所（IVW）、位于慕尼黑的AIRBUS以及位于奥托布伦的Quickstep。
项目宗旨 —— 研发一款混合材料解决方案
项目研发了碳-钢-纤维混合结构，取代生产复合板材的劳动密集型工序。第一步，生产混合材料条带；然后，采用经编技术在COP MAX5机器上将这些混合材料条带进行捆绑固定。该方案由卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司提出，项目还研究了以钢纤维作为0°衬经纱的多轴向纺织品。其中，钢纤维在COP MAX5机器上与0°/90°和+/-45°的碳纤维层结合，通过特里科结构捆绑固定后形成混合结构的多轴向纺织品。该项目的合作伙伴希望这款复合结构的最终成品能拥有同等或更为优良的防护效果，从而保证在发生雷击时体现出更好的柔性；即，与之前的复合板材相比，能够具有更好的抗冲击特性。
成功的前期工作为后续作业奠定基石
对卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司来说，开展这个项目是一场宝贵的经历。在项目研究期间，基本的纺织/工艺参数借助理论知识与实践经验得到确立。
在钢纤维和碳钢混合纤维的展纤过程中，卡尔迈耶展纤原理的有效性再次得到明确证实。通过采用一体式展纤技术（使用了卡尔迈耶产业用纺织机械有限公司所研发的TC 54纱架），COP MAX 5能高质量地实现多角度铺设结构。
此外，通过多次测试得到的结果也再次证实了这类纺织品的高品质。为了生产具有一流特性的产品以供航空航天部门使用，卡尔迈耶的专家团队也把在COP MAX5机器上的一体式和分体式生产进行了细致化的比较。具体来说，在重量为110g/m²的多轴向纺织品纤维层上，一体式生产的碳纤维多轴向纺织品具有更好的结构、均衡性和外观品质。这是因为在纤维条带的卷绕和展开过程中可能会出现一些质量问题，而一体式生产工艺避免了纤维条带的卷绕和展开。测试和对比实验采用的碳纤维束为：TORAYCA®T 700S、12K、上浆剂50C和60E。
通过大量实验，结合了0度钢丝衬经纱、0°/90°和+/- 45°碳纤维纬纱的多轴向纺织品得到顺利生产。所生产的钢-碳纤维混合结构在复合材料研究所得到进一步处理，并取得了一定的基本研究成果，这将有助于进一步的科学研究。
附言：
“这篇文章介绍的FE项目在联邦德国联邦教育和研究部的赞助下进行，编号为03X3042B。作者对本文内容全权负责。”
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