Автоматизація відкриває новий потенціал для вуглецевих волокон - Звіт про інновації
Незалежно від чудових властивостей матеріалу, область застосування армованих вуглецевими волокнами пластмас (CFRP) дотепер була обмежена з економічних причин, головним чином, спеціальним застосуванням у високотехнологічному секторі, наприклад, в аерокосмічній промисловості. Вирішальним фактором витрат при виготовленні конструкцій CFRP є низький рівень автоматизації виробничого процесу, оскільки низька жорсткість вуглецевих волоконних матів заважає використовувати промислових роботів. За допомогою в'яжучої системи нового типу тепер можна проектувати виробничі процеси таким чином, щоб компоненти CFRP в автомобільному секторі були економічно вигідними.
З економією ваги близько 30 відсотків у порівнянні з алюмінієм та 50 відсотків порівняно зі сталлю, CFRP є одними з найлегших будівельних матеріалів. Тож «легковаги» змогли завоювати райони, де кожен заощаджений кілограм ваги буквально окупається. Компоненти для космічних подорожей - це така ж частина, як компоненти для літаків та гоночних автомобілів.
Однак зниження ваги - це не єдина сила CFRP. Швидше, вони здатні значно підвищити міцність і жорсткість компонентів, з одного боку, але в той же час надають механічним коливанням належний "демпфер". Прагнення передати ноу-хау, придбане на спеціальних ринках, наприклад, на виробничі машини поки що зазнало невдачі через високу ціну на компоненти CFRP.
"Виробничі витрати лише на компоненти CFRP становлять 55 відсотків", - говорить д-р. Томас Леманн, менеджер з розвитку продуктів у WACKER SPECIALTIES, баланс. Причиною цього є низький рівень автоматизації в технології CFRP. У так званому процесі перенесення смоли (RTM) вуглецеві волокнисті килимки, необхідні для виробництва конструкційних деталей CFRP, слід вручну складати один на одного через низьку жорсткість перед пресуванням. Тільки після цього килимки можуть бути забезпечені рідкою смолою і затвердіти у формі.
Продуктивність праці подвоюється
Інженери-розробники WACKER зараз знайшли спосіб різкого прискорення часу циклу в пресах. Запорукою успіху стала в’яжуча система VINNEX ®. Ядро в’яжучих речовин нового покоління - це термопластичний і одночасно самозшиваючий полімер. Після спікання порошкових гранул при 170 ° C і подальшого етапу попереднього нагрівання отримують заготовку з вуглецевого волокна після формування матів в інструменті холодного пресування. Завдяки системі в'яжучого агента VINNEX ці заготовки є досить жорсткими, щоб вставити їх у формувальний інструмент за допомогою промислових роботів та обробити далі в процесі RTM. Разом із високою швидкістю реакції в мережі, автоматизація робить вирішальний внесок у скорочення часу циклу. Навіть якщо рентабельність ще неможливо розрахувати в євро та копійках, такі експерти, як Dr. Леманн, залежно від складності конструкцій, майже подвоює продуктивність.
Заготовки, зміцнені VINNEX ®, характеризуються не тільки меншими витратами на виробництво, але й низкою поліпшених властивостей матеріалу. Таким чином, неткані та ткані тканини, покриті системою палітурки, можна легко вирізати та обробити. Особлива перевага VINNEX ® стає очевидним лише під мікроскопом. Таким чином, селективні зв’язки створюються скрізь, де волокна зустрічаються або перетинаються. Макроскопічно точкові з'єднання цього типу призводять до підвищеної стійкості та різко зниженої тенденції до втоми матеріалу.
WACKER бачить найбільший потенціал для інноваційних застосувань CFRP насамперед у автомобільному секторі, де низька вага конструкцій CFRP відображається, серед іншого, у меншому споживанні палива. Якщо компоненти, що лежать вище, такі як дах автомобіля, виготовлені з CFRP, центр ваги автомобіля також може бути зміщений вниз, що, в свою чергу, призводить до поліпшення дорожнього руху. "Висока жорсткість волокон відображається в кращій передачі потужності", - додає д-р. Леманн. І останнє, але не менш важливе: існують також екологічні причини використання спеціального сполучного. Оскільки він не містить низькомолекулярних компонентів, у салон автомобіля не потрапляють шкідливі речовини.