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慧正資訊：拉擠成型是熱固性復合材料最傳統的成型工藝之一，如今，它被用于生產從電線桿到窗框以及梯子、鋼筋和風力渦輪機部件的產品。傳統拉擠成型易于以低人工實現自動化，并且能夠以合理的成本和速度生產高度結構化的部件，目前幾乎可以通過模具擠壓出任何形狀的型材（空心或實心，對稱或不對稱） 。但是，該形狀必須具有恒定的橫截面/厚度。此外，與熱塑性擠出或金屬管材的擠出不同（在生產過程中或之后對成品零件施加壓力和熱量以將它們彎曲成新的形狀），使用拉擠成型生產除直線、線性輪廓以外的任何材料都是很困難的。
而多虧了Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG（TTI，德國不來梅市），這種情況已經開始改變，該公司開發了一種專利工藝來克服傳統拉擠成型的許多局限性。事實上，通用汽車公司（美國密歇根州底特律）推出2020雪佛蘭Corvette跑車后，第一個彎曲的拉擠汽車部件就已經投入商業生產。一級供應商Shape Corp.（美國密歇根州Grand Haven）正在使用碳纖維增強聚氨酯-丙烯酸酯的TTI半徑拉擠運動成型工藝為汽車生產彎曲的后保險杠橫梁。
移動與固定
在傳統的線性拉擠成型中，帶有抓爪的往復式牽引系統用于通過浴槽從其筒子架中拉出干態的增強材料，并在其中浸入液態熱固性樹脂。接下來，將浸漬的增強材料拉入固定的加熱模具中，在此模具中成型輪廓并完全固化。離開模具后，運動型材冷卻（仍由拉出單元拉出），然后切成一定長度并進行包裝。
最初，纖維增強僅嚴格限于單向粗紗，也就是說，連續玻璃纖維、碳纖維或其他與拉力軸成0度定向的纖維。但是，隨著時間的流逝，拉擠型材中已經加入了多種多軸織物（機織和非卷曲織物（NCF）），從而實現了多種纖維取向而不會變形/纖維運動。盡管大量應用使用聚氨酯，但幾乎任何熱固性樹脂體系均可用于浸漬拉擠成型中的增強材料。近幾十年來，拉擠成型甚至已經進行了改進，可以使用預聚合的熱塑性塑料。
傳統拉擠成型的許多特征在TTI的半徑拉擠成型工藝中都被顛倒了，但是要理解的最重要的方面是，對于半徑拉擠成型，模具不是固定的。相反，它移動并拉動材料以產生線性恒定的橫截面或恒定彎曲的輪廓。
模具或一系列模具不僅在輪廓上來回移動，使材料成形和固化，而且兩者都沿著軌道前進（在這種情況下，輪廓在一個方向上移動，而模具在兩個方向上移動）但是模具也將干燥的增強材料拉過樹脂熔池和固化的型材，朝著夾具和切割器。為了產生線性橫截面，模具和型材都沿著軌道的直線部分移動。為了產生彎曲的橫截面，模具和輪廓沿著軌道的彎曲部分移動。
TTI銷售主管Sebastian Mehrtens解釋說：“在這項技術中，模具有效地代替了往復式拉拔器，而拉拔器被打開或關閉但不會移動的固定式抓爪代替。” “當夾鉗達到預定長度并準備切割時，夾持器將關閉并支撐固化的型材，否則保持打開狀態，并使型材向切割單元移動。” 為了減少從熱物料中拉出纖維的風險，對加熱的模具進行了鍍鉻處理。
此外，TTI的半徑拉擠成型設備允許機器軸水平或垂直旋轉，從而可以產生具有連續曲線（箍結構）和恒定2D或3D半徑，或交替的直線和曲線截面的輪廓，或者更明顯的是，輪廓看起來像螺旋彈簧。“當彎曲部分平行于長[拉]軸出現時，旋轉和線性[拉]移動是垂直的，也就是說，它們像保險杠一樣向上或向下彎曲，” JensB？lke解釋說， TTI復合材料和新技術負責人。“另一方面，當曲線平行于短[橫拉]軸發生時，旋轉和線性運動是水平的，這意味著它就像玻璃頂天窗的窗框一樣向左或向右彎曲。”
目前，半徑拉擠成型的主要設計局限性在于，它尚無法產生既彎曲又具有可變橫截面的型材。其他一些實際限制是，盡管最大半徑沒有理論限制，但產生的最大TTI直徑為1500厘米，在螺旋彈簧狀結構的情況下，最大半徑目前為40毫米。幾年前，該公司指出，半徑拉擠成型的未來工作將集中于生產彎曲的波形彈簧結構，并可能通過反應聚合進入熱塑性型材。
優勢和應用可能性
半徑拉擠成型有很多優點：
· 它的運行速度與傳統線性拉擠機大致相同（最高2米/分鐘）。
· 它幾乎不產生廢料。
· 它可以產生具有高纖維體積分數和2D或3D曲率的實心或空心結構。
· 幾乎沒有收縮；型材以低殘余應力退出，并能夠保持嚴格的公差。
· 可以使用許多不同的樹脂體系-從聚氨酯和環氧到乙烯基酯和不飽和聚酯。
· 可以使用多種類型的增強材料，包括單向粗紗以及各種織物-帶有或不帶有用于改善表面光潔度和懸垂性的面紗。
除了已經投入生產的直的或彎曲的保險杠梁外，其他潛在的汽車應用還包括車頂弓，傳動系統和底盤部件，防傾桿，車門側面防撞梁和螺旋彈簧。目標市場還包括建筑，建筑，農業，海洋，基礎設施，醫療部件和體育用品。TTI報告說，其技術的其他商業應用包括在生產自行車輪輞時用作丟失的磁芯。
TTI目前制造和銷售半徑拉擠設備，獲得許可并為客戶生產常規的線性和半徑拉擠零件。TTI的最新創新是其pullCUBE系統，該系統最初定于2020年JEC世界大會上推出，現在將在5月的實時在線會議中進行展示。這款緊湊的系統可以說是世界上最短的3.5米拉擠設備（與傳統拉擠機相比，可以拉長15至20米），緊湊的系統可以在同一臺機器上生產直線形和曲線形輪廓，并配備了模具，夾具單元和切割鋸。“由于比傳統的拉擠設備短75％，pullCUBE在運行過程中消耗的能源明顯減少，并且在初始設置過程中產生的干纖維浪費減少了75％，”B？lke補充道。“此外，不同于傳統的拉擠成型系統，在生產過程中大約需要每15-30分鐘對材料進行吹掃，我們的新設備在正常生產運行中根本不需要吹掃周期。”
Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG的最新技術是該公司的pullCUBE緊湊型拉擠成型機，該設備據說是世界上最短的拉擠成型系統，其長度為3.5米，比可拉長15至20米的傳統拉擠生產線短75％，并且可以生產直線（傳統）或彎曲（半徑）拉擠零件。該裝置的體積小巧，可顯著節省能源，干纖維廢料，運輸成本和倉庫空間。它不需要在整個生產過程中進行定期清洗，從而進一步減少了樹脂和纖維的浪費；全封閉設計有助于提高工人安全性。
此外，這種小型系統易于運輸，僅需使用叉車即可移動，安裝速度比傳統生產線還快，并且在工廠車間所需的空間也小得多。“在某些應用中這可能會帶來有趣的好處，” Mehrtens說。“例如，可以在橋梁翻新附近安裝機器，以根據需要生產結構元件。或者，它可以在鋪設新高速公路時設置，并且可以生產鋼筋，可以在工作現場將其切成定制長度。” pullCUBE的另一個優點是工人安全，因為該設備是完全封閉的，并且操作員不會在灼熱的模具表面上燙手，不會被by子夾住或被鋸割傷。
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