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案例研究

再攀新高:Maezio® UD 胶单向带爬树柄支撑片

Maezio® UD 单向碳纤维胶单向带攻克了全新的应用领域,展示了轻量化设计的热塑性复合材料如何成为高安全性爬树柄支撑片的不二之选,取代热固性或金属材料,同时还实现了量产并提高回收潜力。
Task

打造创新型轻质结构爬树器

爬树运动可以是一项娱乐活动,也可以是一项与林业、养护或采伐有关的职能任务。无论目的如何,爬树柄支撑片对于个人和职业安全来讲都说得上是基本装备。该穿戴式支架配有集成马镫和爬树尖钉,能够承受爬树者的全动态负荷,并且可以减轻在爬树过程中或在树根或树枝上停留时对脚部和小腿的负担。截至目前,爬树柄传统上是由钢、铝或热固性复合材料制成。 
 
欧洲区域发展基金 (ERDF) 资助了一个公司团体,以连续碳纤维强化热塑性塑料 (CFRTP) 技术为基础,构建了一种新型爬树柄支撑片系统,该系统能够生产出极其耐用的轻质复合材料部件,且其成本效益极高。 
 
该系统的轻质结构是由 Cato Composites BV 领导开发的,该公司是一家开发 CFRTP 组件的荷兰专业公司,为其客户 Burkhard Baumsteigtechnik 工作。这家 Distel 品牌的爬树技术供应商希望用新型部件取代现有的由热固性树脂复合材料制成的轻量化设计爬树器,该新型部件的机械承重性能与现有部件不相上下,甚至略胜一筹,而且更能满足更加苛刻的化学和环境要求。与此同时,还应在量产化基础上提供高效部件加工能力,从而以极具竞争力的成本来制造产品。Cato 利用 Reden BV 的模拟技术和科思创的复合材料及系统加工技术来满足客户的需求。
Challenge

使用轻质、高性能复合材料来实现批量生产

开发该新型爬树柄支撑片所面临的第一个挑战是赶超现有部件的高机械承重性能,并满足所有相关的 ASTM(美国材料测试协会)标准,包括单脚最大承重达 330 kg。  与此同时,还要求组件重量低于同等铝部件,并与现有的热固性柄相同或比现有的热固性柄更轻。与热固性树脂材料相比,这种新型材料还要求提高部件的可回收性。最后,Cato Composites 需要实现具有竞争力的部件成本,同时拥有每年超过 5000 个的量产能力,从而使 Burkhard 能够迎接新的更大的市场机遇。对于科思创来说,这意味着有机会在新的应用领域证明其热塑性复合材料技术和工艺专长。

Maezio® UD磁带使复合部件能够以最小重量实现最大性能。我们专有的Cato变量压缩成型VCM(Cato varietherm Compressing Molding VCM)技术使用网状的准各向同性磁带铺放实现零件的高体积制造。这意味着最少的材料浪费和内置质量。

Joost van Lindert

Cato 复合材料 BV常务董事

                                                                         Maezio® UD带使第一个CFRTP爬树柄能将高负荷和轻重量与生产相结合。                                                         ©Cato Composites 
Solution

Maezio® UD 胶单向带:轻量化、高产量 CFRTP 解决方案

碳纤维强化聚碳酸酯 Maezio® UD 胶单向带材料完美解决了爬树柄支撑片革新面临的困境。单向纤维轻量化构造具有所需的承重性能和优质表面质量,并且可在相对较短的周期内进行高效加工。与热固性复合材料相比,热塑性基体更易回收利用,从而减少了垃圾和垃圾填埋空间。
 
为最大限度减少组件重量并最大限度提高其性能,Cato Composites 将 Maezio® UD 胶单向带堆叠了 50 余层,并采用各向异性光纤维定向,以精确匹配应用程序的加载路径,且该路径已使用 Reden BV 的结构模拟进行校准。采用上述材料打造的热塑性碳纤维爬树器符合所有相关的 ASTM 重负荷标准,但重量则比相应的铝制部件轻 50%。对于最终用户,轻量化的部件能够使伐木工作更轻松和舒适。
 
通过将 Cato 的专有变温压缩成型 (VCM) 
技术与 Maezio® UD 胶单向带相结合,实现了可扩展的具有成本竞争力的量产化。在这一过程中,最终组件是直接由模切胶带的网状堆垛形成,从而最大限度地减少材料浪费,即使是在满足 Burkhard 每年 5000 个产量目标的量产化之下。
 
与热固性复合材料相比,自动化制造技术显著提高了制造效率。将生产浪费降低到接近零,并消除了精加工步骤。用复合材料替代金属可以提高制造效率,同时也为行业提供了更高的复合材料回收潜力。
 
通过使用单向 Maezio ® UD 胶单向带作为材料解决方案实现量产化,从而使热塑性复合部件具有所需的机械性能及满足轻量的要求,这一技术对安全性至关重要的爬树柄支撑片而言可谓是业界首创。 
 
除Covestro外,合作努力还包括Cato Composites BV、Reden BV FEA和模拟,在工程和生产德国林业品牌Distel的Burkhard Baumsteigtechnik GmbH & Co. KG创新部件方面。

通过利用这一轻量化性能的应用,我们已经证明 Maezio® UD 胶单向带能够使部件的机械性能达到极致,从而最大限度地减轻重量。我们期待在其他行业的全新领域应用这些技术知识。

Mike Shi

科思创客户交互PCS复合材料主管

轻质碳纤维 Maezio® UD CF/PC 胶带产品准备用于新的应用领域。

Maezio® 胶带正在尝试用于新的应用领域!

请求样本

关键优势

  • 轻量化: Maezio® UD 胶单向带使强大的复合材料部分比铝轻 50%。
  • 高性能: 单向 CFRTP 胶单向带可生产符合 ASTM 承重标准的部件。
  • 量产化: Maezio® UD 热塑性复合材料胶单向带适用于批量生产工艺。
  • 低浪费: 变温压缩成型 (VCM) 技术可精确模切堆叠。
  • 高回收性: 热塑性基体比热固性复合材料更容易回收。

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