确保热塑性预浸带质量实现卓越部件工艺控制

航空航天和汽车行业均对热塑性预浸带应用感兴趣。成品部件质量显著受层压原材料质量影响。虽热塑性预浸带用于数十年，但随着许多人寻求就地固结、无需进一步施压加热，质量要求愈发强烈。法国工程与先进制造研发组织Cetim（法国南特）开发了一套材料质量保证体系，进而提升成品部件质量控制。

就地固结所需带材质量

Cetim开发多项热塑性复合部件制造技术。其中之一为热塑性预浸带激光绕丝机。目标制造罐体和管类应用，此前局限于金属和热固性复合材料。

该热塑性绕丝工艺基于热固性绕丝同一概念，但采用不同就地固结步骤。对热塑性复合材料，激光——如热塑性预浸带自动化铺丝（AFP）所用——加热带材特定区域使热塑性基体达熔点。在熔融温区，带材在滚筒压力下固结。部件逐层堆叠并在绕丝过程中同步固结。

然而，过去十年自动化铺放方法开发中，业界发现：为生产可靠性能部件，必须理解这些热塑性带材热学和理化行为。例如，带材须具备恒定尺寸和极低孔隙率，避免加工中温度波动导致层间固结不良。

因此，为推进热塑性复合工艺开发并高效评估就地固结部件质量，Cetim开发覆盖全制造周期四项质量保证检查：尺寸（收货态）、热学（加热态）、在线（固结态）及固结后剥离带层所需能量。

尺寸控制

首检在使用前进行。旨在快速评估带材沿长度方向厚度和宽度。测试机配备激光、捕捉反射激光信号的相机和测量带材展开长度的传感器。过程为将带材从出厂卷轴展开到空卷轴。过程中激光和相机提供带材全长宽度方向光数据。处理软件解读数据实时显示：x轴带材宽度变化、y轴厚度变化图谱（图1）。可直观检测宽厚缺陷，软件自动报警超差。测试完成后易检索宽厚变化数据（图1表格），可统计处理。

热学与显微图像控制

二检评估加热（此处激光）中影响带材热行为的缺陷，含尺寸变化、纤维基体粘接/分层、孔隙率和表面状况制造前。技术为带材在低功率激光前滑动，热成像仪捕捉温度变化图像。加热不均匀识别出孔隙、干纤维或表面粗糙改变局部热行为的缺陷区。数据处理后可获带材热响应空间表征图像（图2），红色代表过热、蓝色代表过冷区域。也可显示工艺时间（x轴）对带材温度（y轴）图（图2）。Cetim将此结果与带材截面显微照片孔隙测量关联。这些为收货态和/或成品部件截面，数码显微镜观察，提供纤维分布、缺陷类型、孔隙率等定性信息。虽有助建立带材温度响应与部件质量关联，但显微检查昂贵、破坏性、仅能逐段分析而非全长连续。

然而Cetim完成此调查工作，关联带材温度响应测试与显微截面结果。结果证明此丰富控制对热塑性带材有效，更高效数据处理正在开发。

在线控制

此控制为制造过程中直接在线判定生产部件合格性。基于直接监测关键制造参数：实测温度、激光功率、带材速度、滚筒压力。数据数字化处理提供制造质量可视化自动综合。

CETIM开发仪表盘全览全制程工艺参数。MATLAB软件分析数据，实现报警阈值及离群区域溯源分析（如带材质量、几何错配、设备故障）。

据称对简单几何部件（如板、管、环）生产监控特别有效；复杂几何部件生成较复杂。

剥离测试

终检由Cetim联合测试台专家LF Technologies（法国圣希莱尔德里耶）开发。仅需几分钟评估带材层间粘接。测试试样称“环”，通过绕简单管材多圈绕丝就地固结制得。固结环置于测试机左鼓（图3），右鼓展开剥离。可调参数含速度和剥离角（通过末端带滚轮臂调节）。测试完成后，自动数据处理提取剥离能量随展开长度变化并绘图。此测试实现最优制造参数相对快速低成本评估。