हाल के वर्षों में, घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, कार्बन फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक मिश्रित उत्पादों के लिए नई मोल्डिंग तकनीकें उभरी हैं। इन तकनीकों में स्वचालित फाइबर प्लेसमेंट, अल्ट्रासोनिक रैपिड कंसॉलिडेशन मोल्डिंग, लेजर कंसॉलिडेशन मोल्डिंग, इलेक्ट्रॉन बीम क्योरिंग, वैक्यूम-असिस्टेड मोल्डिंग और 3डी प्रिंटिंग शामिल हैं। इन नई मोल्डिंग तकनीकों द्वारा प्रदान की जाने वाली उच्च दक्षता, कम लागत, कम ऊर्जा खपत और स्वचालन की उच्च डिग्री के बावजूद, कार्बन फाइबर अनुप्रयोगों में वर्तमान तकनीकी सीमाओं के कारण पारंपरिक तरीके अभी भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

पीईईके, पीआई और पीपीएस जैसे थर्मोप्लास्टिक रेजिन मजबूत संक्षारण प्रतिरोध, क्षति सहनशीलता, प्रभाव प्रतिरोध और फ्रैक्चर कठोरता प्रदर्शित करते हैं। वे गर्म होने पर नरम और पिघल भी जाते हैं, जिससे बार-बार उपयोग किया जा सकता है। उच्च शक्ति वाले कार्बन फाइबर के साथ संयुक्त होने पर, ये कार्बन फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक कंपोजिट एयरोस्पेस, सैन्य और उच्च-अंत नागरिक अनुप्रयोगों में जल्दी से लोकप्रिय हो गए हैं। समय के साथ, कार्बन फाइबर अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न मोल्डिंग प्रक्रियाएं विकसित की गई हैं। सैक्सोब्रान&एनबीएसपी;नई सामग्रीकं, लिमिटेड, कार्बन फाइबर समग्र उत्पादों के उत्पादन में विशेषज्ञता रखता है और कई व्यापक रूप से इस्तेमाल और परिपक्व मोल्डिंग विधियों के फायदे और नुकसान की तुलना की है।

आटोक्लेव मोल्डिंग प्रक्रिया

ऑटोक्लेव मोल्डिंग में पहले से रखे गए प्रीप्रेग को गर्म करने और दबाव डालने के लिए ऑटोक्लेव में उच्च तापमान वाली संपीड़ित गैस का उपयोग किया जाता है, जिससे उन्हें आकार में ढाला जाता है। इस विधि का व्यापक रूप से राल-आधारित मिश्रित सामग्रियों की अभिन्न मोल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है और औद्योगिक उत्पादन में इसका महत्वपूर्ण महत्व है। उदाहरण के लिए, विमान के धड़, पतवार, लिफ्ट, पंखों की खाल और टेल फिन में उपयोग किए जाने वाले 80% कार्बन फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक मिश्रित संरचनात्मक भागों का निर्माण ऑटोक्लेव मोल्डिंग का उपयोग करके किया जाता है।

ऑटोक्लेव मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, प्रीप्रेग को मोल्ड के भीतर एक वैक्यूम बैग में सील कर दिया जाता है, जिससे सभी दिशाओं में संपीड़ित हवा से एक समान दबाव सुनिश्चित होता है। ऑटोक्लेव के अंदर संपीड़ित हवा का उच्च गति प्रवाह हीटिंग और कूलिंग दोनों चरणों के दौरान एक समान हीटिंग सुनिश्चित करता है। इसके अलावा, ऑटोक्लेव के भीतर स्थिर दबाव और तापमान के परिणामस्वरूप कम छिद्र और मिश्रित उत्पादों में एक समान फाइबर वितरण होता है। इस प्रकार, ऑटोक्लेव-मोल्डेड कार्बन फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक उत्पाद एक समान दबाव/गर्मी वितरण और स्थिर गुणवत्ता प्रदर्शित करते हैं, जिससे यह विधि बड़े और जटिल संरचनात्मक भागों के उत्पादन के लिए उपयुक्त हो जाती है। हालाँकि, कमियों में भारी और जटिल उपकरण, उच्च ऊर्जा खपत, पर्याप्त निवेश और उत्पादन लागत और कम दक्षता शामिल हैं।

संपीड़न मोल्डिंग प्रक्रिया

संपीड़न मोल्डिंग में सामग्री प्लास्टिकीकरण, मोल्ड गुहा को भरने के लिए प्रवाह और राल इलाज जैसे विभिन्न चरण शामिल हैं। मोल्ड गुहा में कार्बन फाइबर प्रबलित थर्माप्लास्टिक समग्र मोल्डिंग सामग्री के प्रवाह के दौरान, थर्माप्लास्टिक राल और प्रबलित उच्च शक्ति वाले कार्बन फाइबर दोनों को बहने की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप अन्य तरीकों की तुलना में उच्च मोल्डिंग दबाव होता है। इस प्रक्रिया के लिए दबाव नियंत्रण और उच्च शक्ति, उच्च परिशुद्धता, उच्च तापमान प्रतिरोधी धातु के सांचों में सक्षम हाइड्रोलिक प्रेस की आवश्यकता होती है। वूशी झिशांग न्यू मटेरियल आमतौर पर कार्बन फाइबर प्रबलित थर्माप्लास्टिक समग्र उत्पादों के निर्माण के लिए आटोक्लेव और संपीड़न मोल्डिंग विधियों को नियोजित करता है।

संपीड़न-ढाला थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर प्रबलित उत्पाद कम आंतरिक तनाव, न्यूनतम विरूपण, चिकनी सतह, उच्च आयामी सटीकता, स्थिर यांत्रिक गुण, कम संकोचन और अच्छी पुनरावृत्ति प्रदर्शित करते हैं। यह विधि उच्च उत्पादन दक्षता और एक बार में जटिल संरचनाओं को ढालने की क्षमता के साथ बड़े फ्लैट उत्पादों को ढालने के लिए उपयुक्त है, जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन, विशेषज्ञता और स्वचालन की सुविधा मिलती है। हालांकि, मोल्ड निर्माण की जटिलता और उच्च लागत, लंबे मोल्डिंग चक्र और पूर्ण मोल्ड भरने को प्राप्त करने में चुनौतियां कार्बन फाइबर अनुप्रयोगों में उल्लेखनीय नुकसान हैं।

फिलामेंट वाइंडिंग प्रक्रिया

फिलामेंट वाइंडिंग में रेजिन-संसेचित निरंतर उच्च-शक्ति वाले कार्बन फाइबर को पहले से गरम करना और उन्हें एक मैन्ड्रेल पर लपेटना शामिल है। निरंतर हीटिंग और दबाव अनुप्रयोग प्रीप्रेग को एक एकीकृत संरचना में समेकित करता है, जिससे वांछित घटक परत दर परत बनता है। हीटिंग तापमान, वाइंडिंग विधि, एक्सट्रूज़न गैप, रेजिन तापमान और फाइबर वाइंडिंग तनाव जैसे कारक सीधे उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं।

आटोक्लेव प्रक्रिया की तुलना में, फिलामेंट वाइंडिंग मशीनीकृत उत्पादन के लिए अधिक अनुकूल है और वाइंडिंग पैटर्न को बदलकर कार्बन फाइबर की ताकत के प्रदर्शन में समायोजन की अनुमति देता है। हालाँकि, वाइंडिंग के दौरान कार्बन फाइबर की मैन्ड्रेल सतह पर कसकर चिपकने में असमर्थता के कारण, यह विधि अवतल या उत्तल सतहों वाले भागों के निर्माण के लिए अनुपयुक्त है।

पुल्ट्रूज़न प्रक्रिया

पुल्ट्रूज़न में उच्च-शक्ति वाले कार्बन फाइबर को रेजिन में भिगोना और उन्हें डाई के माध्यम से खींचना शामिल है, जहाँ उन्हें दबाव में आकार दिया जाता है और ठीक किया जाता है, जिससे मिश्रित उत्पादों की निरंतर लंबाई बनती है। यह प्रक्रिया निरंतर, स्थिर क्रॉस-सेक्शन घटकों के निर्माण के लिए उपयुक्त है, जिसका अर्थ है कि यह केवल रैखिक प्रोफाइल का उत्पादन कर सकता है और जटिल आकार के संरचनात्मक भागों का नहीं। इसके अतिरिक्त, उत्पादों के अनिसोट्रोपिक गुणों के कारण, उनकी अनुप्रस्थ शक्ति सीमित होती है, जो कार्बन फाइबर प्रबलित उत्पादों में अनुप्रयोग की बाधाएँ प्रस्तुत करती है।

रैखिक कार्बन फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक उत्पादों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए, यह प्रक्रिया उच्च स्वचालन, कम ऊर्जा खपत, उच्च कार्बन फाइबर सामग्री, स्थिर उत्पाद गुणवत्ता और कम कच्चे माल की खपत प्रदान करती है। यह विशिष्ट उत्पाद प्रकारों के उत्पादन के लिए एक पसंदीदा तरीका है।

उभरती तकनीकी

हाल के वर्षों में, कार्बन फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक मिश्रित उत्पादों के लिए कई नई मोल्डिंग तकनीकें वैश्विक स्तर पर उभरी हैं। इनमें स्वचालित फाइबर प्लेसमेंट, अल्ट्रासोनिक रैपिड कंसॉलिडेशन, लेजर कंसॉलिडेशन, इलेक्ट्रॉन बीम क्योरिंग, वैक्यूम-असिस्टेड मोल्डिंग और 3डी प्रिंटिंग शामिल हैं। ये नई तकनीकें उच्च दक्षता, कम लागत, कम ऊर्जा खपत और उच्च स्तर की स्वचालन प्रदान करती हैं। हालाँकि, चीन में वर्तमान तकनीकी स्तर को देखते हुए, विकसित देशों की तुलना में अनुसंधान और व्यावहारिक अनुप्रयोग में एक महत्वपूर्ण अंतर बना हुआ है। काफी समय तक, कार्बन फाइबर अनुप्रयोगों में कार्बन फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक मिश्रित संरचनात्मक भागों और अन्य उत्पादों के उत्पादन के लिए पारंपरिक मोल्डिंग विधियाँ आवश्यक बनी रहेंगी।