一种环境友好的工艺利用自膨胀泡沫创建复杂形状的碳纤维部件

 

Donkervoort公司的Ex-Core Technologies现已正式成为一家独立的公司。

 

Ex-Core专利技术改变了碳纤维的生产方式，能够一步生产出形状复杂的碳纤维整体部件。

 

Ex-Core工艺是意外的收获，当时Donkervoort公司的开发工程师发现，一些泡沫夹层材料在烈日下无法控制地膨胀，这激发了该公司的灵感，从而开启了其开发正确类型的泡沫衬垫的漫长道路，这就创新出Ex-Core工艺。

 

轻质的泡沫在特定的温度下具有特定的膨胀率，可从内部对碳纤维和树脂施加特定的压力，然后停止，这样，这种自膨胀泡沫就拥有了碳纤维外层的一些特征，使制造出的产品更强大。

 

为使这一概念正常使用，该公司用了10年时间来寻找正确的配方，测试并验证泡沫。

 

在开发过程中，Ex-Core Technologies不只是研究了膨胀的复合泡沫配方，还设计了独特的“烘烤”模具，该模具的设计使其能够尽可能地直接运行，以精确控制整个过程。

 

该模具由碳纤维制成，它集成了加热元件和压力传感器，因而能够精确地加热泡沫以使其膨胀，从而推动碳纤维向外移动，最终紧贴模具内表面而成型。

 

其优势是，依靠内部压力令碳纤维部件实现了前所未有的复杂形状。

 

另外，由于是用内压向外推，因而能以精确的方式迫使纤维进入模具的每个角落，这样，在碳纤维形状中产生的隐藏缺陷就较少，所以不再需要为假定的缺陷而设计额外的材料用量。

 

取决于配方和固化曲线，该工艺能在2bar、8bar或20bar的压力下将碳纤维压到模具上。

 

由于没有阴模和阳模，因此Ex-Core系统操作起来不太复杂，这样出错的可能性就较小。

 

起初，Donkervoort公司开发的Ex-Core工艺是供自己使用，但很快就意识到，其他行业也有需求，比如游艇、赛车、自行车甚至无人机等行业。

 

欧盟的SME2资助项目，使Donkervoort公司面临着挑战：未来两年，该公司将为Ex-Core开发大批量的生产方法。为此，该公司正朝着超越汽车应用的方向发展。

 

汽车行业带来的一个巨大机遇是正向电动汽车方向发展。

 

在电动汽车中，仅电池就增加了数百公斤的重量，所以，任何能减轻汽车其他部分重量的技术都将是有价值的。

 

Ex-Core 部件有助于降低汽车的噪声、振动和不平顺性（NVH），而NVH是目前电动汽车的一大问题，Ex-Core部件则能有效地改善NVH性能。

 

不仅如此，Ex-Core部件提高了碰撞时的吸能性，减少了碰撞后发生灾难性结构破坏的风险。

 

由于使用了泡沫芯材，部件修复起来也比现在的CFRP单体结构更容易。