1 Overview

1.1 Introduction

LFT-D is short for Long Fiber Reinforce Thermoplastic In Direct Processing.


1.2 Process Characteristics

Compared with GMT and LDT-G, which rely on semi-finished plates or granules, LDT-D technology directly uses polymer masterbatch and glass fiber for daily production, which eliminates the intermediate process of plate making or granuleting, reduces cost and makes the selection of raw materials more convenient and practical.

The polymer granule can be quickly adjusted and converted according to the product demand and adverse conditions occurred in the production. The fiber used for reinforcement can be changed according to the mechanical properties. For some special physical properties and some special characteristics proposed by the vehicle manufacturer, such as thermal stability, flame retardant, heat aging, coloring, water absorption resistance, etc. The performance of the final product can be improved by adding other modification additives directly on line. The LFT-D manufacturing process is unique in its material formulation and can be adapted to the performance requirements of the vast majority of components.


1.3 Technological Process

Le processus LFT-D typique implique la livraison de granulés de polymère et d'additifs à une unité de dosage et d'alimentation, qui est initialement programmée pour s'assurer que les proportions conçues sont alimentées. Le matériau mesuré proportionnellement entre dans l'extrudeuse à double vis pour la plastification et le mélange, et le polymère fondu passe à travers une filière à film mince pour former un film polymère similaire à une cascade, directement dans l'ouverture de l'extrudeuse à double vis. La fibre de verre est introduite sur le dessus du film polymère à travers le cadre longitudinal spécialement conçu, après les procédures de préchauffage et de dispersion, etc., et le film est combiné dans l'extrudeuse à double vis de deuxième étage, où la fibre de verre est imprégnée, coupé et mélangé pour former un bloc de matériau continu, qui est coupé par l'outil de coupe à l'avant de l'extrudeuse mixte fibre de verre-plastique à double vis en un bloc de matériau aligné avec la zone de moulage du produit. La bande transporteuse le transmet à l'endroit approprié, puis l'envoie au moule pour un moulage à basse température. L'ensemble du processus dure généralement de 30 à 50 secondes, ce qui présente un grand avantage en termes de coûts de traitement par rapport au type GMT.


2. Caractéristiques et avantages du LFT-D

2.1 Caractéristiques de performance

(1) Léger et haute résistance. La densité LFT est d'environ 1,1 g/cm, seulement 1/5 ~ 1/7 d'acier, résistance à la traction 50 ~ 120 MPa, résistance à la flexion 90 ~ 120 MPa ;

(2) Performances thermiques.

La température générale d'utilisation du plastique est de 50 ~ 100 ° C, l'utilisation de fibre de verre renforcée, peut être augmentée à plus de 100 ° C,

certains LFT spéciaux peuvent être utilisés à des températures supérieures à 200 ° C; Le coefficient de gonflement de la ligne est de 25 % à 50 % inférieur à celui du plastique non renforcé, la conductivité thermique est de 0,3 à 0,36 W/(m•K) et le matériau composite thermodurcissable est très similaire.

(3) résistance à la corrosion chimique. Cette propriété est principalement déterminée par les propriétés des matériaux du substrat. Il existe de nombreux types de résines thermoplastiques, chacune ayant ses propres caractéristiques anti-corrosion. Par conséquent, les résines de substrat peuvent être optimisées en fonction de l'environnement LFT et des conditions moyennes.

(4) Bonnes propriétés diélectriques. LFT ne réfléchit pas les ondes radio et a de bonnes performances à travers les micro-ondes. L'ajout d'un matériau conducteur au LFT peut améliorer sa conductivité et prévenir l'électricité statique.

En tant que nouvelle technologie concurrente de GMT en même temps, les produits LFT-D peuvent être comparés dans une large mesure aux excellentes performances d'application apportées par GMT.

Le principal avantage des produits GMT est leur excellente résistance aux chocs, tandis que l'avantage des produits LDT-D est qu'ils ont une bonne ténacité et peuvent répondre à la demande réelle du marché à moindre coût.

Il a été démontré que les propriétés mécaniques des produits LFT, en particulier la résistance aux chocs de la poutre en porte-à-faux, peuvent être considérablement améliorées en ajoutant correctement le tissu tissé de renfort dans le mélange maître de polymère de matière première.



2.2 Avantages économiques

(1) Le mode de production directe en ligne des matières premières réduit considérablement le coût des produits et évite les coûts d'approvisionnement plus élevés et les coûts de logistique et d'entreposage connexes des produits semi-finis ;

(2) Étant donné que les matières premières nécessaires à la production sont directement achetées, le changement rapide des matières premières peut compenser les problèmes de cycle long et de coût de gestion élevé causés par l'achat de matières premières semi-finies, et réduire indirectement le coût de production ;

(3) La consommation de matières premières dans le processus de traitement est inférieure à la consommation de départ, ce qui résout le problème de la perte de matières premières au stade initial du pressage ;

(4) La température résiduelle du matériau plastifié est utilisée pour le moulage immédiat, ce qui élimine la perte d'énergie causée par le chauffage secondaire des plaques semi-finies. Le processus de production est entièrement contrôlé par le programme et la chaîne de production fonctionne automatiquement, ce qui réduit considérablement la consommation globale d'énergie ;

(5) Le matériau thermoplastique LFT est un plastique recyclable, la ligne de production LFT peut traiter le matériau recyclé en ligne, la protection de l'environnement mais apporte également d'excellents avantages économiques (6)

réduit un grand nombre d'opérations manuelles, les coûts de main-d'œuvre ont considérablement diminué.



2.3 Avantages techniques

(1) L'ajustement de la formule est plus flexible et diversifié. Ce n'est qu'en apportant les ajustements correspondants à l'équipement de la ligne de production LDT-D que différents granulés polymères tels que PP, PA6, PET, ABS et PC peuvent être utilisés. De plus, le ratio de matières premières peut être rapidement ajusté sur place pour les exigences particulières des différents produits ;

(2) En tant que composant important pour garantir les propriétés mécaniques des matériaux composites, la technologie de moulage réglable en continu optimisera considérablement les performances des produits ;

(3) Le produit final conserve une longueur de fibre de verre de plus de 20 mm, ce qui résout le problème de faible résistance mécanique causé par une longueur de fibre de verre trop courte dans une production rapide en masse (4) Excellent processus de mélange, peut garantir que la fibre de verre

et le plastique sont entièrement mélangés, même dans la nervure peuvent assurer une répartition uniforme des fibres ;

(4) Excellent processus de mélange, peut garantir que la fibre de verre et le plastique sont entièrement mélangés, même dans la nervure peut assurer une distribution uniforme des fibres ;

(5) fluidité supérieure, améliorant considérablement la qualité de surface des produits;

(6) Le degré élevé d'automatisation des équipements LFT-D garantit la qualité et la stabilité des produits.



3 Champs d'application

3.1 Champ d'application

À l'heure actuelle, le principal champ d'application de la technologie de production LFT-D est toujours la fabrication automobile.

Dans le processus d'automobile légère, sous le principe d'assurer la sécurité du véhicule, l'efficacité énergétique conventionnelle peut être augmentée de 6 % à 8 % pour chaque réduction de 10 % du poids du véhicule. Le remplacement des matériaux métalliques par des matériaux composites est devenu la tendance dominante du développement industriel. En tant que technologie légère leader dans l'industrie automobile, le composite thermoplastique LFT-D a été appliqué dans de nombreuses usines de véhicules bien connues. Actuellement, les pièces avec un mode de fabrication plus mature comprennent le module avant, le support de pare-chocs, le squelette du tableau de bord, le squelette du siège, la plaque de protection du dessous de caisse, le support de garniture intérieure, l'enjoliveur de roue, le plateau de batterie, le couvercle de la boîte utilitaire, la porte arrière à hayon, la boîte de roue de secours , etc.



3.2 Exemple d'application :

La ligne de production intelligente de produits composites thermoplastiques renforcés de fibres longues LFT-D est principalement utilisée pour la production de: module avant, poutre de pare-chocs, squelette de tableau de bord, support de batterie, compartiment de pneu, cadre de siège, pédale et plaque inférieure entière, capot moteur,

bagages rack, placenta de rechange, garde-boue, lame Fengkang, plaque inférieure du moteur

, cadre de revêtement de toit de voiture, produits d'emballage, palettes, pièces militaires, équipements sportifs, appareils électroniques et autres pièces.


3.2.1 Plaque de protection inférieure/Plaque déflectrice inférieure

Au début, le panneau de protection du soubassement était fixé à la carrosserie blanche de la voiture pour la protection des composants importants. Plus tard, en raison de la fin des années 1980 et du début des années 1990, l'Allemagne a formulé une loi très stricte sur la protection contre le bruit des véhicules, qui l'a fait évoluer vers une grande plaque couvrant l'ensemble du châssis. Avec le développement de la plaque de protection inférieure, sa forme est devenue plus complexe à partir d'une simple plaque plate, et ses fonctions ont commencé à combiner l'absorption acoustique, l'isolation thermique, la résistance à la corrosion, la rigidité élevée, la résistance élevée aux chocs et d'autres propriétés. Les matériaux ont évolué de l'acier et de l'aluminium au GMT. Jusqu'à la fin des années 1990, la technologie de mélange direct en ligne LFT-D avec des méthodes de moulage à moindre coût et plus flexibles a été produite. Certains fabricants ont commencé à utiliser le LWRT thermoplastique léger et à haute résistance avec des fibres hautement expansées, qui ont une ténacité inférieure à celle du GMT traditionnel mais une rigidité spécifique plus élevée et d'excellentes performances d'absorption acoustique. La fabrication et l'application de la plaque de protection inférieure automobile sont relativement matures et sont utilisées dans les véhicules électriques Volkswagen Tiguan, SAIC Roewe 350, 550, 750 et SAIC E50.



3.2.2 Module frontal

Dans les modules frontaux automobiles traditionnels, les pièces en tôle sont envoyées à l'usine du véhicule par des dizaines de fournisseurs de pièces, puis l'assemblage final est effectué. En raison des modules frontaux lourds, l'efficacité de l'assemblage et le rythme de production de la chaîne d'assemblage final sont hautement requis. Un nouveau modèle d'approvisionnement est l'utilisation de la technologie LFT et le modèle de production modulaire de composants tels que l'éclairage, le refroidissement et l'absorption des chocs, qui sont assemblés à l'avance pour former des modules frontaux, puis envoyés aux OEM.



3.2.3 Châssis du siège

En simulant et en optimisant la disposition du modèle de squelette de siège métallique dans un logiciel d'analyse professionnel, la forme des pièces peut être personnalisée pour la production dans le processus LDT-D. Un renforcement local peut être réalisé en ajoutant des inserts à l'assemblage pour protéger la capacité de roulement afin d'éviter un désalignement en cas de collision et d'optimiser la ductilité et la capacité de déformation du LFT et un renforcement local ininterrompu lors de l'impact. LFT peut remplacer la réduction de poids en acier de plus de 40% et peut atteindre un haut degré de fonctions intégrées, pour réaliser l'intégration fonctionnelle. Le châssis du siège de Great Wall Automobile Haver H5 est fait de la technologie LFT-D.



4. État du marché et perspectives de développement

4.1 Développement national et international

À l'heure actuelle, en Europe, en raison de coûts de main-d'œuvre et de normes de protection de l'environnement plus élevés que dans d'autres régions telles que les États-Unis et l'Asie, et de fabricants de pièces composites automobiles relativement concentrés avec une production importante d'un seul produit, les fournisseurs de pièces composites automobiles sont plus susceptibles d'utiliser la technologie de production LDT-D, tandis que dans d'autres régions comme les États-Unis, ils sont plus susceptibles d'utiliser la technologie de production de granulés LDT-G. Principalement en raison de son système d'approvisionnement en pièces, les fabricants sont partout, la production d'un seul produit est faible, le but est relativement dispersé, il est donc plus approprié d'utiliser la technologie de production LFT-G.

Au cours des deux dernières années, plus de 30 lignes de production LDT-D ont été mises en service sur les marchés européens et américains. Le Japon et la Corée du Sud introduiront également des équipements LDT-D dans les prochaines années. Le mode de production rapide et efficace réduira considérablement le coût de ces fabricants de pièces automobiles.

La recherche et le développement des matériaux LFT ont commencé à la fin des années 1980 et au début des années 1990, soit à peu près au même moment qu'en Europe et en Amérique. À l'heure actuelle, certaines entreprises ont initialement formé des produits LFT avec des droits de propriété intellectuelle indépendants et disposent d'une certaine capacité de production.




4.2 Opportunités offertes par la production modulaire de pièces automobiles

La production dite modulaire de pièces automobiles fait référence à une pièce ou à un composant comme centre, les pièces environnantes ensemble, grâce à un traitement de moulage, ce qui peut réduire considérablement les coûts de fabrication et les outils d'inspection des moules.

Les recherches menées par Ford Company montrent que l'utilisation de produits composites dans la fabrication automobile peut réduire le nombre de pièces à 80 à 90 % de l'original, le coût de fabrication sera réduit de 60 % par rapport aux matériaux métalliques et le coût de liaison sera réduit de 25 à 40 % par rapport au soudage.

BASF travaille sur une nouvelle idée pour intégrer le réservoir de stockage d'huile du véhicule, le filtre permanent et la pompe à huile dans le bas du véhicule. Un module composé à 35% de PA66 renforcé de fibre de verre. L'ensemble de transmission de la série BMW est composé de 35% de PA66 renforcé de fibre de verre produit par Bayer. Cela économise non seulement l'espace précieux dans le corps du moteur, mais réduit également le processus de moulage.

TecAir, de l'Illinois, fabrique un ventilateur de refroidissement de moteur automatique de cinq livres et de 22 pouces de long en nylon à haut débit, qui combine la roue du ventilateur avec d'autres composants d'admission et est déjà utilisé dans un modèle GM.

Mercedes Benz utilise du thermoplastique renforcé de fibre de verre au lieu de l'aluminium pour fabriquer des cache-culbuteurs sur trois modèles de camions légers, Atego, Vario et Unimog. La coque est fabriquée à partir de la résine de nylon Zyte170G35HSLRA4 de DuPont Automotive renforcée avec 35 % de fibre de verre. Il intègre le séparateur d'huile et le couvercle pour réduire considérablement le bruit du moteur.

En tant que nouvelle force dans le domaine des matériaux composites, la technologie LFT-D présente les avantages d'une conception, d'un rendement élevé, d'un faible coût et d'un large choix de matériaux, qui répondent largement aux besoins de la production modulaire dans le processus de fabrication automobile, et deviendront une nouvelle force incontournable dans l'industrie automobile.



4.3 Perspectives du marché

Au cours des dernières décennies, LFT D est devenu un mode de production doté d'une technologie de pointe. Dans le domaine automobile domestique, LFT s'est lentement déplacé vers des produits à structure complexe et fonctions spéciales. En outre, LFT a également commencé à remplacer certains processus traditionnels dans de nombreux domaines en dehors de la fabrication automobile, et le développement du marché a fait des progrès initiaux.

En 2010, il représentait 9 % de la consommation totale de LFT, après l'Europe, l'Amérique du Nord et le Japon. En 2011, cependant, il avait dépassé le Japon, qui représente 11 % de la consommation actuelle, selon Townsend. Avec une croissance des matériaux LFT à un taux annuel de 12 % entre 2006 et 2011, soit au moins trois fois le taux de croissance du PIB, cette technologie de moulage direct thermoplastique renforcé de fibres longues présente une opportunité très intéressante dans les secteurs automobile et non automobile.

La technologie LFT-D se développe progressivement dans le sens de la haute performance, du faible coût, de la modularisation, de la légèreté et de la normalisation, et jouera un rôle plus important dans l'économie d'énergie, la réduction des émissions et l'industrie automobile respectueuse de l'environnement.