Toray heeft aangekondigd dat het erin is geslaagd een nieuwe fabricagetechnologie voor CFRP te ontwikkelen die naar eigen zeggen zowel verbeterde maatnauwkeurigheid als energiebesparing mogelijk maakt. In de toekomst zal Toray deze nieuwe technologie verder ontwikkelen en breed inzetten voor voornamelijk vliegtuigtoepassingen die voortdurend hogere productiviteit en meer energiebesparingen vereisen. Bovendien zal deze technologie naar verwachting ook de automobiel- en algemene industriële toepassingen ten goede komen, en zal ze bijdragen aan de ontwikkeling van CFRP-materialen.
Zoals Toray uitlegt, wordt CFRP meestal vervaardigd met behulp van een autoclaaf (hoge temperatuur en hoge druk oven) of een oven waar prepreg (tussenmateriaal in plaatvorm) op een mal met een vooraf bepaalde vorm wordt geplaatst en de hars in de prepreg wordt uitgehard met behulp van verwarmde lucht voor fabricage. De conventionele fabricagetechnologie heeft een nadeel dat lange tijd nodig is voor opwarmen en uitharden vanwege inefficiënte warmteoverdracht van verwarmde lucht en grote warmtecapaciteit van de mal.
Toray merkt op dat er ook een probleem met de maatnauwkeurigheid is van het onderdeel dat moet worden opgelost, met name voor een groot, complex gevormd onderdeel met variabele dikte van locatie tot locatie. Dit komt door de moeilijkheid om de temperatuurverdeling in het onderdeel onder controle te houden, wat op zijn beurt variabele restspanningen kan genereren en het onderdeel soms aanzienlijk kan vervormen. Hierdoor is veel arbeidswerk nodig tijdens de eindmontage van meerdere onderdelen, zoals de hoofdvleugel van het vliegtuig, door handmatig vulmateriaal, shims genaamd, in te voegen, wat resulteert in een langere montagetijd dan die voor fabricage.
De nieuw ontwikkelde fabricagetechnologie biedt volgens het bedrijf een oplossing voor het probleem met een aantal ingebedde plaatverwarmers op het oppervlak van de mod, zodat elke verwarming afzonderlijk wordt geregeld. Het onderdeel onder vacuüm wordt effectief verwarmd door directe contacten met de kachels, wat energiebesparingen zou kunnen opleveren. Het regelen van individuele verwarmers en het mogelijk maken van een optimale warmteverdeling op elke locatie zorgt voor een gelijkmatige restspanning door het gefabriceerde onderdeel. Als resultaat kan het onderdeel zo dicht mogelijk bij het oorspronkelijke ontwerp worden gefabriceerd met minimale dimensionale inconsistenties en afmetingen die het bovengenoemde probleem oplossen, en er wordt verwacht dat het de arbeidskosten en de duur van de assemblage van het onderdeel zal verminderen.
Om dit verwarmingssysteem effectief te regelen, voerde Toray een gezamenlijk onderzoeksprogramma uit met de Ehime University en de Tokyo University of Science om simulatietechnologieën te ontwikkelen om de vervorming van onderdelen te voorspellen en de temperatuur van de verwarming te optimaliseren. Toray combineerde ze tot een programma voor het ontwerpen van verwarmingsomstandigheden die de fabricagetijd en maatfouten van de onderdelen effectief zouden minimaliseren. Toray heeft een prototype fabricageapparaat geïnstalleerd en voert momenteel demonstratieproeven uit.
Afhankelijk van de vorm en afmeting van het onderdeel, duurt het ongeveer negen uur om een groot CFRP-onderdeel voor vliegtuigen te fabriceren met behulp van conventionele autoclaven en ovens, enz. De nieuw ontwikkelde fabricagetechnologie daarentegen zal naar verwachting de fabricagetijd verkorten tot ongeveer vier uur. Bovendien realiseert deze technologie een energiebesparing van ongeveer 50 procent in vergelijking met conventionele fabricagemethoden, aangezien druk- en verwarmingsmedia zoals verwarmde lucht niet nodig zijn. Er wordt ook verwacht dat het tijd zal besparen tijdens de montage voor correctioneel werk met behulp van shims vanwege de verbeterde maatnauwkeurigheid voor fabricage.
