1. Toray entwickelt CFRP-Thermoschweiß- und Rapid-Integration-Molding-Technologie
Am 1. Februar 2023 gab Toray, ein japanisches Unternehmen, die erfolgreiche Entwicklung einer Hochgeschwindigkeits-Thermoschweißtechnologie für kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) bekannt. Ziel dieser Technologie ist es, CFK-Flugzeugstrukturen mit hoher Geschwindigkeit herzustellen und leichter zu machen. Die thermische Schweißtechnologie von Toray ermöglicht eine schnelle und robuste Verbindung von duroplastischen CFK-Komponenten in Flugzeugen, ähnlich dem herkömmlichen Schweißen. Bei dieser einfachen Verbindungsmethode wird auf der Oberfläche des duroplastischen CFK eine heißschweißbare Schicht gebildet und die Oberflächen der Teile sofort erhitzt, um sie zu verbinden. Es ermöglicht die schnelle Montage von duroplastischen CFK-Bauteilen oder einer Kombination aus duroplastischen und thermoplastischen CFK-Bauteilen, ohne dass eine Klebe- oder Schraubverbindung erforderlich ist.
Durch die Anwendung dieser Technologie auf duroplastisches CFRP mit einer heißschweißbaren Schicht kann eine mechanische Leistung erreicht werden, die der von CFRP entspricht, die derzeit in Flugzeugstrukturen verwendet wird. Toray gibt an, dass die Verbindungsfestigkeit der thermischen Schweißstruktur mit co-gehärteten CFK-Strukturen in aktuellen Flugzeugmodellen vergleichbar ist, was die Zuverlässigkeit der Verbindungstechnologie in praktischen Anwendungen gewährleistet. Im Vergleich zu Strukturen aus Aluminiumlegierungen können CFK-Strukturen, die diese Technologie verwenden, die Kohlendioxidemissionen während ihres gesamten Lebenszyklus reduzieren. Durch die Gewichtsreduzierung von Bolzenbefestigungen kann die Gesamtstruktur leichter werden, wodurch diese Emissionen weiter reduziert werden. Toray arbeitet mit Boeing zusammen, um mehrere Technologieentwicklungsprojekte im Flugzeugbau und in der Materialtechnologie voranzutreiben.
Am 16. Februar 2023 gab Toray die erfolgreiche Entwicklung einer Rapid-Integration-Molding-Technologie für bewegliche CFK-Komponenten bekannt. Dieses Material ist zwischen leichtem, porösem, kohlenstofffaserverstärktem Schaum (CFRF) und duroplastischer Prepreg-Haut positioniert und bietet hervorragende mechanische Leistung. Diese neue Technologie ermöglicht das Formen beweglicher CFK-Komponenten wie Autodächer zehnmal schneller als herkömmliche Hochdruck-Autoklav-Formsysteme. Das Gewicht solcher Produkte beträgt nur halb so viel wie das von Stahlprodukten. Toray wird sich weiterhin auf die Forschung und Entwicklung dieser Technologie konzentrieren, um ihre Anwendung in Komponenten für Elektrofahrzeuge zu beschleunigen, bei denen geringes Gewicht und eine schnelle Produktion von entscheidender Bedeutung sind.
2. Teijin-Tochtergesellschaft entwickelt Sandwichprodukte für die Automobilproduktion
Im März 2023 gab Teijin Automotive Technologies, eine Tochtergesellschaft der Teijin Group in Japan, die erfolgreiche Entwicklung von zwei Kernprodukten bekannt, die den Anforderungen aktueller und zukünftiger Automobilanwendungen gerecht werden sollen. Hexacore ist ein Wabenkernprodukt, das für das Hochgeschwindigkeits-Formpressverfahren von Teijin Automotive entwickelt wurde und zur Herstellung leichter Karosserieteile, Dachteile und Verschlüsse der A-Klasse verwendet wird. Das Hexacore-Material ist mit einer Reihe von Fasern und Harzen kompatibel, darunter Kohlefaser oder Glasfaser, Aramidfaser oder Naturfaser. Es wird behauptet, dass durch die Verwendung von Hexacore-Material im Vergleich zu ähnlichen zweiteiligen SMC-Teilen 25 % Gewicht eingespart werden können.
Darüber hinaus hat Teijin Automotive die Foam-A-Core-Technologie als starre Kernlösung für Automobilpaneele der A-Klasse entwickelt, die eine hohe Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit bietet. Diese Technologie nutzt denselben 30-45 zweiten Formpressprozess für die Formgebung und ermöglicht so sowohl Formungsfunktionalität als auch schnelles Aushärten. Ähnlich wie Hexacore eignet sich Foam-A-Core für Platten aus verschiedenen Fasern, duroplastischen oder thermoplastischen Harzen und im SMC- oder RTM-Verfahren. Der Prozess produziert auch endkonturnahe Teile und reduziert so den Herstellungsabfall im Vergleich zu anderen Methoden.
3. SGL Carbon entwickelt leistungsstarke Large-Tow-Carbonfasern
Ende März 2023 kündigte SGL Carbon, ein deutscher Hersteller von Large-Tow-Carbonfasern in Industriequalität, die Entwicklung einer neuen 50k-Spezifikation für Large-Tow-Carbonfasern an. Diese SIGRAFIL®CT50-4.9/235-Kohlenstofffaser verfügt über eine hohe Zugfestigkeit von 4,9 GPa (vergleichbar mit kleinen Kohlenstofffasern wie Torays Sorte T700) und eine Dehnung von 2,0 %. Es erfüllt die hohen Festigkeitsanforderungen herkömmlicher Druckbehälterkonstruktionen und bietet gleichzeitig eine hohe Dehnung, wodurch es für Nischenmärkte geeignet ist, die sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Dehnung erfordern.
Die Kohlefaser SIGRAFIL®CT{{0}}.9/235 wird auf der Grundlage des bestehenden 50k-Faserproduktportfolios für die Großserienproduktion entwickelt, das in Branchen wie der Windenergie und der Automobilindustrie erfolgreich eingesetzt wird. Das neue SIGRAFIL®CT50-4.9/235 weist eine hohe Festigkeit (4,9 GPa) und Dehnung (2,0 %) auf und verfügt derzeit über eine Kapazität für die Produktion von 50.000 Stück. Bisher war eine solch hervorragende Leistung nur mit kleinformatigen Carbonfasern erreichbar. Dies ergänzt das Produktportfolio von SGL an großformatigen Carbonfasern mit der Spezifikation 50k weiter.
4. TeXtreme stellt unidirektionales Carbonfaser-Verstärkungsmaterial mit hoher Permeabilität und Lücken vor
Anfang April 2023 kündigte TeXtreme®, der weltweit führende Anbieter dünnschichtiger Kohlefasermaterialien, die Einführung seines neuesten innovativen Produkts TeXtreme® Gapped UD an. Hierbei handelt es sich um ein trockenes Kohlefaserverstärkungsmaterial, das speziell für Harzinfusionsprozesse entwickelt wurde. Als bahnbrechendes Produkt bietet es herausragende Leistung, Benutzerfreundlichkeit und Kosteneffizienz für ein breites Anwendungsspektrum.
TeXtreme® Gapped UD ist ein flaches, unidirektionales Verstärkungsmaterial mit gut kontrollierten Abständen von 0,3 mm zwischen den Faserkabeln. Diese Lücken dienen als Kanäle für die Evakuierung von Harz und Luft und ermöglichen eine schnelle und gleichmäßige Benetzung des Materials, ohne seine mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Mit einem Faservolumenanteil von mehr als 60 % bietet TeXtreme® Gapped UD eine konsistente mechanische Leistung, die mit unidirektionalen Prepregs aus Kohlefaser vergleichbar ist.
5. Französisches Unternehmen entwickelt 3D-Nanomaterial auf Basis von Kohlefaser-Prepreg
Ende April 2023 hat NAWA mit Hauptsitz in Rousset, Frankreich, ein revolutionäres 3D-Nanomaterial auf Kohlenstoffbasis entwickelt. Durch den Einsatz ihrer NAWAStitch™-Technologie, die vertikal ausgerichtete Kohlenstoffnanoröhren (VACNT) umfasst, verbessern sie Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe, indem sie interlaminare Risse oder Delamination effektiv reduzieren und die Rissbildung und -ausbreitung minimieren. Dies führt zu einer 100-fachen Erhöhung der Scherfestigkeit und einer 10-fachen Verbesserung der Schlagfestigkeit des Verbundmaterials. Die Technologie ist vielversprechend für Anwendungen in verschiedenen Bereichen, von der Energiespeicherung und Wasserstoff-Brennstoffzellenkatalysatoren der nächsten Generation bis hin zur Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie der nächsten Generation.
Die technologische Innovation von NAWA hat zu einem stärkeren, leichteren und fortschrittlicheren Material geführt. Die NAWAStitch™-Technologie behebt eines der häufigsten Probleme bei Verbundwerkstoffen – interlaminare Risse oder Delaminierung. Als universelles oder lokalisiertes interlaminares Verstärkungsmaterial für Carbonfaser-Prepregs wirkt NAWAStitch™ wie ein „Nano-Klettverschluss“, verhindert die Bildung von Rissen an der Grenzfläche und sorgt für eine zweistellige positive Steigerung der mechanischen Verstärkung, wodurch ein nahezu unzerbrechliches Material entsteht. NAWAStitch™ verbessert die Leistung von Kohlefaserverbundwerkstoffen erheblich, indem es die Scherfestigkeit um das Hundertfache erhöht und die Schlagfestigkeit um das Zehnfache verbessert, während gleichzeitig das Gewicht um 20-30 % reduziert wird. Dies führt zu einer verbesserten Leistung verschiedener Produkte wie Sportartikel, Wasserstoffspeichertanks und Luft- und Raumfahrtkomponenten.
6. Mitsubishi entwickelt neue Marke von Kohlefaserpartikeln
Im Mai 2023 gab die Mitsubishi Chemical Corporation auf ihrer offiziellen Website bekannt, dass sie eine neue Marke umweltfreundlicher Kohlefaserpartikel namens Pyrofil™ NEO entwickelt hat. Dieses Produkt zeichnet sich durch folgende herausragende Eigenschaften aus:
●Geringeres Gewicht: Aufgrund seiner hohen spezifischen Festigkeit und hohen spezifischen Steifigkeit kann es als Ersatz für metall- und glasfaserverstärkte thermoplastische Materialien verwendet werden, was zu erheblichen Gewichtsreduzierungseffekten führt.
●Hohe Leistung: Es bietet hervorragende Gleiteigenschaften, antistatische Eigenschaften und Abschirmleistung gegen elektromagnetische Wellen. Basierend auf verschiedenen Standards kann es individuell an spezifische Anforderungen wie Hitzebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit angepasst werden.
●Hohe Qualität: Hierbei handelt es sich um die Wiederaufbereitung von Carbonfaser-Nebenprodukten (Prepregs) in Carbonfaser-Produktionsanlagen.
●Umweltaspekte: Im Vergleich zu herkömmlichen Produkten hat es einen geringeren CO2-Fußabdruck, wodurch es umweltfreundlicher ist.
Nach internen Berechnungen innerhalb der Mitsubishi Chemical Group haben Pyrofil™ NEO-Kohlenstofffaserpartikel den CO2-Fußabdruck im Vergleich zu den herkömmlichen Partikelprodukten des Unternehmens um 50 % reduziert.
7. Teijin und Kumagai Group entwickeln feuerbeständige Kohlefaser-Verbundmaterialien für den Bau
Am 13. Juli 2023 gab Teijin Limited seine Zusammenarbeit mit Kumagai Group Co., Ltd. bei der Entwicklung von hochfaserverstärkten integrierten Materialien für feuerbeständige Gebäude bekannt. Teijin verfügt über das leistungsstarke faserverstärkte Material „LIVELY WOODⓇ“, ein integriertes Material, das durch die Verwendung vorhandener Kohlefasermaterialien verstärkt wird. Durch die Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit durch Kohlefaserverstärkung trägt das integrierte Material dazu bei, die Einsatzmöglichkeiten von Holzkonstruktionen zu erweitern. Die Besonderheit von „LIVELY WOODⓇ“ ist die Einbindung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) zwischen den integrierten Materialien, wodurch ein leichter, isolierender Holzverbundwerkstoff mit hoher Steifigkeit und Festigkeit entsteht. Als Balken verwendet, erleichtert es den Bau von Holzgebäuden mit großen Spannweiten. Darüber hinaus verfügt Japan zwar über reichlich Vorkommen an Zedernbäumen, ihre geringe Festigkeit hat jedoch ihre Verwendung als Baumaterial eingeschränkt. Eine CFK-Verstärkung verbessert diese Situation jedoch wirksam. Andererseits mangelt es „LIVELY WOODⓇ“ an Feuerbeständigkeit und kann nicht in Holzgebäuden verwendet werden, die Feuerbeständigkeit erfordern.
Die Kumagai Group stellt „Eco-Friendly λ-WOODⅡ“ vor, eine feuerbeständige Holzkomponententechnologie, die die Feuerbeständigkeit gewährleistet, indem sie eine feuerbeständige Isolierschicht (Deckschicht) um das Kernmaterial herum anbringt. Diese Technologie ermöglicht die Verwendung von Holz in feuerbeständigen Konstruktionen. Durch die Kombination von Teijins „LIVELY WOODⓇ“ mit dem „Eco-Friendly λ-WOODⅡ“ der Kumagai Group wollen sie neue leistungsstarke faserverstärkte integrierte Materialien für feuerbeständige Gebäude entwickeln, die die Leistungsmerkmale der anderen ausgleichen.
8. Japanisches Unternehmen entwickelt Bildgebungstechnologie für die Visualisierung von Kohlefaserverbundwerkstoffen
Am 26. September 2023 gab Konica Minolta mit Hauptsitz in Chiyoda-ku, Tokio, Japan, auf seiner offiziellen Website bekannt, dass sein Röntgen-Talbot-Bildgebungsgerät mit geringer Interferenz, „XtraLINQ Talbot®“, mit der Auszeichnung „Produkt/Technologie“ ausgezeichnet wurde Award“ von SAMPE Japan, einem renommierten Industrieverband für fortschrittliche Materialtechnologie.
Als hochmodernes Röntgenbildgebungsgerät, das die von Konica Minolta entwickelte störungsarme Talbot-Technologie nutzt, kann dieses Gerät den inneren Faserzustand von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) in kurzer Zeit, über eine große Fläche und mit hoher Geschwindigkeit extrahieren Präzision, ohne Schäden zu verursachen. Es zeichnet sich besonders durch die Gewinnung von Informationen über den lokalen Fasergehalt, die Faserverteilung und die Faserorientierung innerhalb von CFK aus, insbesondere in CFK mit diskontinuierlichen Fasern und zufälligen Orientierungen. Diese Eigenschaften stehen in engem Zusammenhang mit den physikalisch-chemischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen. Darüber hinaus ermöglicht dieses Gerät die Vorhersage potenziellen CFK-Versagensverhaltens und leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur CFK-Forschung.
9. Toray Industries aus Japan erzielt Durchbruch in der T1200-Technologie für ultrahochfeste Kohlefasern
Am 29. Oktober 2023 gab Toray Industries, Inc. die Entwicklung von TORAYCA™ T1200 bekannt, einer ultrahochfesten Kohlenstofffaser mit einer Zugfestigkeit von 8,0 GPa, einem Zugmodul von 315 GPa und einem Bruchdehnung von 2,5 %. Diese Kohlenstofffaser verfügt weltweit über die höchste Zugfestigkeit und findet in verschiedenen Bereichen Anwendung, von Sport- und Freizeitprodukten bis hin zu Flugzeugen.
Um die Festigkeitsgrenze von Kohlenstofffasern zu überschreiten, konzentrierte sich Toray Industries auf die Verbesserung seiner proprietären nanoskaligen Strukturkontrolltechnologie, um eine äußerst robuste Innenstruktur zu entwerfen und zu erreichen. Mithilfe dieser Technologie entwickelte Toray Industries erfolgreich TORAYCA™ T1200 mit einer Zugfestigkeit von 8,0 GPa und übertrifft damit TORAYCA™ T1100 um mehr als 10 % (T1100 hat eine Zugfestigkeit von 7,0 GPa). Dieses Produkt wurde im Toray-Werk in Ehime, Japan, entwickelt.
10. Teijin aus Japan entwickelt biobasierte Kohlenstofffasern
Am 21. Dezember 2023 gab die Teijin Corporation, ein japanisches Unternehmen, auf ihrer offiziellen Website bekannt, dass sie mit der Produktion und dem Verkauf von Kohlefasern unter Verwendung umweltfreundlicher Rohstoffe (biobasiertes Acrylnitril, AN) begonnen hat, um aktiv zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beizutragen . Teijin wird eine Qualitätsausgleichsmethode anwenden, die auf einer international anerkannten Zertifizierung nachhaltiger Produkte basiert, um Tenax™-Kohlenstofffasern unter Verwendung umweltfreundlicher Rohstoffe herzustellen und zu verkaufen.
Die PAN-Vorläuferfaser besteht aus nachhaltigem Acrylnitril (AN), das aus biobasierten Produkten oder Abfällen und Reststoffen aus dem Recycling gewonnen wird, und wird nach der Qualitätsbilanzmethode hergestellt. Durch diese Methode kann das Material entlang einer komplexen Wertschöpfungskette rückverfolgbar validiert werden, beispielsweise wenn aus Biomasse gewonnene Rohstoffe mit aus Erdöl gewonnenen Rohstoffen gemischt werden, um das Produkt herzustellen.
Am 29. Juni, vor dieser Ankündigung, gab die offizielle Website von Teijin Limited bekannt, dass die in ihrem Werk in Mishima, Shizuoka, Japan, hergestellten Tenax™-Kohlenstofffasern und Polyacrylnitril (PAN)-Vorläuferfasern die ISCC PLUS-Zertifizierung (International Sustainability and Carbon Certification) erhalten haben , ein internationales System für nachhaltige Entwicklung und Kohlenstoffzertifizierung.