Onze grondstof: UD-tape

Het laser assisted tape winding (LATW) proces is ontwikkeld om gecontroleerde verhitting en consolidatie van UD-tape materiaal te bereiken tijdens het wikkelen om een doorn, met een hoge productiviteit en verregaand geautomatiseerd. In deze blog leg ik u uit wat UD-tape is, hoe het wordt vervaardigd en welke mogelijkheden er in de markt worden geboden door leveranciers van UD-tape. De flexibiliteit in de productsamenstelling en -afmetingen en het brede aanbod van vele leveranciers over de hele wereld biedt voordelen voor u als eindgebruiker van deze CFR thermoplastische buisvormige producten.

Aan het eind van deze blog zult u begrijpen waarom de LATW technologie van Alformet u in staat stelt de ideale combinatie van vezels en thermoplasten te kiezen om de gewenste eigenschappen en gedrag van uw product te bereiken.

UD-tapes zijn composietmaterialen waarin vezels in één richting zijn geïmpregneerd in een thermoplastische matrix. De tapes bevatten eindloze vezels en de thermoplastische hars of matrix bieden de mogelijkheid om het materiaal te lassen en warm te vervormen.

De geometrie van de tapes geeft de ontwerper extra vrijheidsgraden bij het ontwerpen van het onderdeel. De vezelversterkte tapes worden zowel aan één zijde als aan beide zijden van een onderdeel gebruikt in de vorm van een sandwich. Ook kunnen ze worden verwerkt tot 2D- en 3D-rasters of tot organic sheets, met instelbare stijfheden in elke richting. Ze worden ook gebruikt voor het wikkelen van buizen en containers. Optimaal geven UD-tapes het onderdeel sterkte precies daar waar het nodig is. Gebieden in het onderdeel die (meer) sterkte of stijfheid nodig hebben, kunnen plaatselijk worden versterkt. De versterkingen kunnen grote krachten overbrengen, waardoor de eindproducten efficiënter en grondstofbesparender worden. Het resultaat is dat componenten meer belasting kunnen dragen, zelfs met dunnere wanden en in sommige gevallen zonder dat ribben nodig zijn.

UD-tapes worden geproduceerd met gespecialiseerde apparatuur om de vezels te impregneren in een thermoplastische hars. Het fabricageproces van UD-tapes levert een tape op met een bepaalde (standaard)breedte en dikte, waarna de tape wordt versneden tot de uiteindelijke breedte, zoals gespecificeerd door de klant. De  spoelen (of klossen) met de gesneden tape zijn verkrijgbaar in verschillende lengtes voor de productie van organosheets voor thermovormen, gewikkelde buizen (LATW), 3D-gebogen platen met LATP (Laser Assisted Tape Placement), enz.

Het voordeel van UD-tapes ligt in de flexibiliteit van de materiaalcombinatie en de afmetingen. Vooral in de combinatie van thermoplastische matrix en versterkende vezel zijn de huidige mogelijkheden zeer uitgebreid en kunnen en zullen zij in de toekomst nog verder worden uitgebreid. In principe heeft de continue vezel tot taak de component van de UD-tape te versterken en heeft de thermoplastische hars tot taak de functie van de vezel te optimaliseren en andere eigenschappen toe te voegen, zoals corrosie- en chemische weerstand, dempingseigenschappen, energie-absorptie bij schokken, enz.

Tegenwoordig wordt voor UD-tapes een thermoplastische kunststofmatrix gebruikt van PE tot PEEK, met daartussen PP, PA (PA6, PA12 en nog veel meer), PC, PPS, PEKK, PAEK enz.

Aan de vezelzijde worden glas- en koolstofvezels het meest gebruikt, maar tegenwoordig zijn ook kevlar/aramide-, basalt- en vlasvezels beschikbaar voor de versterking van UD-tapes.

Voor de toekomst, en momenteel in ontwikkeling, kunnen nog veel meer combinaties van specifieke toepassingen tot duurzamere materialen met biopolymeren en biovezels worden verwacht. U kunt zich voorstellen dat de mogelijkheden eindeloos zijn en dat verdere aankondigingen van nieuwe materialen voor lichte producten met een hoge sterkte en stijfheid kunnen worden verwacht.

Al deze combinaties beantwoorden aan de behoefte aan materialen die kunnen worden gerecycleerd en hergebruikt. Bovendien kunnen al deze combinaties worden verwerkt met onze lasertechnologie (LATW en LATP), zodat u het beste van twee werelden krijgt - thermoplasten en versterkende vezels!

Geschreven door Theo Mimpen (mei 2022)