克勞斯瑪菲與AIM合作開發HP-RTM碳纖維輪輞
復合材料專家Advanced International Multitech與KraussMaffei(德國帕爾斯多夫)合作,擴大其產品組合,包括高壓樹脂傳遞成型 (HP-RTM)。除了高爾夫球桿和自行車,AIM 現在還通過該系統生產用于汽車車輪的高品質碳纖維輪輞。
與低壓工藝相比,HP-RTM 需要更復雜的配料技術,但也能提供具有精確表面質量和更短循環時間的一致、高質量組件——后者在汽車領域尤為重要。
AIM 的市場份額為 80% 的碳纖維高爾夫球桿(不同品牌)。該公司在自行車市場也取得了成功。大約 30 年來,各種復合材料技術一直是該公司的標準業務。然而,當 AIM 首次涉足汽車領域并投入使用 HP-RTM 系統時,該公司希望更好地了解這項技術。這正是克勞斯瑪菲的專業知識發揮優勢的地方。
“克勞斯瑪菲的銷售合作伙伴 Fredrick Su 認真聽取了我們的意見,然后組裝了一個套件,我們可以將其用于 HP-RTM 單元,以重現高壓傳遞成型以及濕法成型和壓縮 RTM,用于小批量生產。我們對此印象深刻,”AIM 研發經理 Tyson Hsaio 說道。
隨后,一個具體的項目就開始實施了。碳纖維輪圈在汽車領域占據著一個小眾市場,但由于價格昂貴,因此利潤豐厚。據克勞斯瑪菲介紹,一種材料混合很常見:輪圈主體由碳纖維增強塑料 (CFRP) 制成,外觀美觀的鋁制車輪星形輪用螺栓固定在輪圈主體上。
這些車輪比純鋁車輪輕約 20-30%,同時強度也比鋁制輪輞高約 20%。由于重量減輕,熱愛運動和雄心勃勃的駕駛員可以加速更快,并且懸架可以減輕路面不平整的影響,從而使駕駛體驗更加愉悅。
KraussMaffei 項目經理 Thomas Eilhammer 積極支持 AIM,并協調了一套綜合方案,包括一臺 MX 壓機(鎖模力為 10,000 千牛頓)、RimStar Compact 8/4 HP-RTM 計量系統、兩臺用于計量和搬運的機器人(帶有不同的夾持器)以及一套模具解決方案。“該系統現在的尺寸為 16 × 12 米,設計相當緊湊,所有組件都相互配合良好,”Eilhammer 說道。“簡而言之,這反映了我們作為全方位服務提供商的實力。”
René Ring 在 Georgsmarienhütte, Harderberg 工廠的團隊負責模具開發。“我們使用一個主模具,并使用多個模具包來適應不同的輪輞直徑。這為客戶提供了很大的靈活性,”Ring 說道。后續流程如下:
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將客戶準備的碳纖維預制件放置在模具內核上方,形成輪輞圓形外輪廓的四個滑塊同時移動。
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壓機關閉并通過分配星計量環氧樹脂基質材料。
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固化時間約為 15 分鐘后,模具打開,滑塊打開,頂出環將已收縮至核心(直徑 20 英寸)的輪輞主體向上壓出。模具靈活,直徑為 18-22 英寸,輪輞寬度為 8-12 英寸。
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精加工需要經過一系列的下游工序。
KraussMaffei 指出,模具的眾多移動部件使得在高腔壓下密封整個系統成為一項挑戰。通常情況下,僅靠壓力就足以密封模具,其中水平密封表面僅位于模具的上部和下部之間。然而,在 AIM 的輪輞項目中,部件的底切和 C 形輪廓以及移動的頂出環使得脫模變得困難。
為了保持模具的真空度,從而防止低粘度材料逸出,團隊努力實現盡可能高的制造精度,并以此實現良好的設計。在最終系統中,主模具頂部的四個筒體產生鎖定力,鎖定元件安裝在下方,這些鎖定元件移動到滑塊上的凹槽中并阻擋滑塊。由于模具溫度為 120-130°C,因此必須使用絕緣板保護氣動和電子元件。
該模具總重 4.9 噸。它于 2023 年在哈德貝格制造,然后在慕尼黑的克勞斯瑪菲技術中心制作原型,在那里再次進行優化,最終連同整套系統一起交付給客戶。由于輪輞的基本要求是圓形,Ring 團隊特別自豪的是,“我們實現了小于 2/100 毫米的同心度精度。”另一項成就是第一次注射就成功生產出了一個好零件。
碳纖維輪圈已在2024 年 JEC World 上展出,Hsiao對此次合作表示贊賞。“對我們來說,擁有一家經驗豐富的HP-RTM全方位服務提供商非常重要,他們在系統、工藝和模具技術方面非常熟練。這讓我們能夠專注于我們的角色:生產碳毛坯。結果,齒輪嚙合,生產出完美的車輪。”










































