据compositesworld网站2019年5月14日刊文，航空航天和汽车行业都对使用热塑性预浸带的应用感兴趣，其成品件的质量受到层压板原料质量的显著影响。虽然热塑性预浸带已经使用了数十年，但随着许多应用寻求在原位进行固化而不是进一步施加压力或热量，对质量的要求日益严格。法国工程和先进制造业研究与技术组织Cetim已经开发出一种用于这些材料质量保证的系统，提高了成品件的质量控制。
·原位固化所需的胶带质量
Cetim开发了多种生产热塑性复合材料零件的技术。一种包括用于热塑性预浸带的激光纤维缠绕机。该机床的目标是制造罐和管类应用，迄今为止，这些应用仅限于金属和热固性复合材料。
这种热塑性缠绕工艺基于与热固性纤维缠绕相同的概念，但具有不同的原位固化步骤。对于热塑性复合材料，激光——例如与热塑性预浸带的自动丝束铺放(AFP)一起使用的激光——加热带的特定区域以将热塑性基体加热至其熔点。在这个熔化温度区间中，通过滚筒施加压力使基体熔化的同时实现带的固化。在缠绕期间，零件的连续层被堆叠和固化。
然而，正如业界在过去十年中在自动铺放方法的开发过程中发现的那样，为了生产具有可靠特性和性能的零件，有必要了解这些热塑性带的热和物理化学行为。例如，胶带必须具有恒定的尺寸和非常低的孔隙率，以避免在施加期间的温度波动，因为这可能导致层之间的不良固化。
因此，为了成功开发热塑性复合材料工艺并有效评估原位固化零件的质量，Cetim在整个制造周期内制定了四种质量保证检查措施：尺寸的(已接收)，热的(已加热)，在线的(已固化)以及在固化后将预浸带层剥离所需的能量。
·尺寸控制
首次检查在使用前进行。其目的是快速评估长度方向上的预浸带的厚度和宽度。测试机器配备有激光器、用于捕获反射激光信号的摄像头和用于测量展开的预浸带长度的传感器。检查过程包括将从出厂的卷轴上的带展开到空的卷轴上。在此过程中，激光器和摄像头提供光在跨预浸带宽度及其完整测量长度上的数据。处理软件解释数据并实时显示沿x轴的带宽度和沿y轴的带厚度的变化图。这使得我们可以直观地发现宽度或厚度缺陷，并且机器软件在超出尺寸公差时自动显示警报。在测试完成之后，很容易检索带宽度和厚度变化的数据，并且还可以应用统计处理。
·热和显微控制
第二项检查评估影响加热过程中预浸带热行为的缺陷(在这种情况下，通过激光)，包括尺寸变化纤维与基体之间的粘附/分层孔隙率和制造前的表面状况。该技术在低功率激光器前滚动预浸带并使用热摄像头捕获所产生的温度变化图像。通过加热中的这些不均匀性识别缺陷区域，因为孔隙率、干纤维或表面粗糙度改变局部热行为。在数据处理之后，可以获得显示预浸带热响应的空间表达图像，包括偏差，其中红色表示更暖的区域，蓝色表示比想要的处理温度更冷的区域。
还可以显示处理时间(x轴)与带温度(y轴)的关系图。 Cetim将这些结果与预浸带片段的显微照片的孔隙率测量结果相关联。这些是在收到的预浸带片段和/或在数字显微镜下观察的成品件的片段，提供定性信息，例如纤维分布、特定类型的缺陷、孔隙率等。虽然有助于建立预浸带温度响应和零件质量之间的相关性，但这些显微检测是昂贵的、破坏性的，只允许逐段分析预浸带，而不是在整个长度上连续分析。
不过，Cetim完成了这项研究工作，将预浸带温度响应测试的结果与显微片段的结果相关联。 这些结果表明了对热塑性预浸带进行大量控制的有效性，并且正在开发更高效的数据处理方法。
·在线控制
该控制包括在制造过程中，直接在线确定所生产的零件是否符合要求。这项操作基于对基本制造参数的直接监测，例如测量的温度、激光功率、预浸带速度和预浸带上的辊压力。数据的数字化处理让制造质量可视化和自动合成。
CETIM开发了一个仪表板，可概述整个制造过程中的工艺参数。使用MATLAB软件进行数据分析并可实现阈值警报，以及放大超出范围的区域从而分析偏差的起源(例如，预浸带质量、几何不匹配或机床故障)。
据说这种方法对于监测具有简单几何形状的零件(例如板、管或环)的生产特别有效；但是，对复杂的几何零件生成分析结果更复杂。
·剥离测试
最终检查方法由Cetim与测试台专业厂商LF技术公司合作开发，它可以在几分钟内评估预浸带的层间粘合力。测量在称为“环”的试样上进行，这些试样是通过缠绕和将几圈预浸带原位固化在一个简单的管周围而制成的。然后将这些固化的环放在测试机器的左侧滚筒上并用右侧滚筒展开。可以调节多个参数，包括速度和剥离角度，后者通过在其端部具有辊轮的臂来调节。 一旦测试完成，自动数据处理系统就在展开的预浸带长度方向上提取剥离能量的变化并绘制数据图形。该测试能够对最佳制造参数进行相对快速和低成本的评估。
·增加的产品和过程控制
控制热塑性预浸带的质量可以使复合材料部件制造商能够控制其产品的质量。其中一个控制项的不合规性可以确定问题的根源，从而可有效和快速地进行修正。实际上，这些检查提供了各类质量保证的流程图：
——问题来自预浸带原料吗？
通过与有限片段显微分析相关的尺寸和热检查进行验证。
——问题来自制造阶段吗？
通过在线检测和剥离测试进行验证。
通过这些检查，Cetim可以高效地完成材料基准测试，为特定应用选择最合适的预浸带。一个例子评估了用于高性能复合材料应用的最佳碳纤维/ PEEK胶带。另一个例子，Cetim对低成本预浸带正在进行评估，用于开发未来燃料电池运载器的热塑性复合氢储罐。Cetim从事研发项目，评估热塑性复合材料与现有热固性复合材料压力容器相比的优势。Cetim在与全球多家公司的私人研究协议框架内开展工作，以开发热塑性原位固化应用。
