Вишивка, ткацтво або намотування - мистецтво обробки вуглецевих волокон - VDI nachwärts
Deutsches Museum у Мюнхені присвятив спеціальну виставку матеріалу вуглецю у своєму Центрі нових технологій. Куратори показують, як компоненти для автомобільного будівництва, аерокосмічної та медичної техніки виготовляються з пластикових ниток і які інші сфери життя армовані вуглецевим волокном пластмаси завоюють у майбутньому.
Кузов BMWi3 - це перша повністю автоматизована серійна пасажирська комірка, виготовлена з вуглецю.
Фото: Deutsches Museum
Майже всі мали щось спільне з вуглецем: це светри або ковдри, які продаються, зокрема, під торговими марками Dralon або Dolan. Тим часом вуглець є вихідним матеріалом для інших повсякденних предметів.
Твердий матеріал: вуглець - матеріал майбутнього. До 10 січня 2015 р. Мюнхен, Німецький музей, Центр нових технологій, Музейний острів 1, щодня з 9:00 до 17:00.
Починається з непомітної чорної нитки з поліакрилонітрилу (ПАН). PAN - це рідкий пластик, який отримують з нафти і складається з 68% вуглецю - основи для живих (від бактерій до людини) та неживих (алмазів). Іншими компонентами PAN є азот (26%) та водень (6%).
Хоча текстиль може витримувати лише температури до 40 ° C і не переносить кислот, армовані вуглецевим волокном компоненти - це високотехнологічні вироби, стійкі до міцності на розрив і вигин, стабільні за розмірами, термостійкі та хімічно стійкі.
Виставка починається з прядіння, прання та сушіння: на початку створюється нитка, яка стає волокном, і нарешті волокна об’єднуються в пучки. Потім він продовжується намотуванням, стабілізацією та карбонізацією. Останнє означає, що волокна короткочасно піддаються дії температур від 800 ° C до 1500 ° C. В результаті молекулярні ланцюги застигають у регулярні схожі структури: рідкі нитки ПАН перетворюються на тверді вуглецеві волокна.
Серія вітрин ілюструє, як із цього матеріалу можна зробити стильний чорний кермо для гірських велосипедів: плетіння машини у співпраці з роботом переробляє вуглецеві волокна в трубчасту текстильну структуру.
Потім деталь поміщають у форму та змочують або обволікають матеріалом-носієм (матрицею). Це рідкий пластик, який затвердів і має форму: кермо готове, його потрібно лише відшліфувати та відполірувати.
Відвідувачі можуть випробувати власні властивості армованих вуглецевими волокнами пластмас (CFRP) на наступній виставковій станції: доступні три прутки з CFRP, сталі та алюмінію. При однаковій вазі CFRP міцніший за два класичних промислових матеріали. Це означає, що при однаковій вазі компоненти CFRP можуть нести більше навантаження, або вони можуть замінити інші матеріали і, таким чином, сприяти зменшенню ваги.
Ткацтво, вишивка, намотування або укладання - інтерес до CFRP призвів до класичних методів обробки текстильної промисловості, що переживають ренесанс. Результат: "Інженери повинні навчитися працювати не з листовим металом, а з волокнами", говорить Райнер Керле, керуючий директор провідної кластерної ініціативи "MAI Carbon" Carbon Composites e.V., яка розробляла виставку спільно з Deutsches Museum.
Властивості композиту залежать від матриці і можуть бути адаптовані до потреб користувача: чи буде це майбутня допоміжна ракета (ракета-носій), яка забезпечує пускову установку Ariane додатковою тягою і повинна витримувати температури 2000 ° C, або транспортний засіб -Гальмо з керамічними компонентами, які все одно повинні ідеально функціонувати при 1000 ° C. Аерокосмічна, автомобільна, медична техніка або конструкція меблів - численні галузі високо оцінюють високотехнологічний матеріал, оскільки він тримає форму, надзвичайно легкий (що економить паливо) і не піддається корозії. Медичні технології також отримують вигоду від CFRP. Модель протеза для ніг показує, як компоненти, виготовлені з CFRP, поєднуються з гідравлічними елементами. Складна електроніка дозволяє пацієнтові пересуватися, як зазвичай.
Але менш складні допоміжні засоби, такі як ортопедична шина для стоп, можуть бути оптимально пристосовані до форми тіла пацієнтів з пошкодженими нервами ніг.
Навіть конструкція меблів отримує новий поштовх від CFRP: студенти курсу дизайну продуктів в Інституті полімерних досліджень Лейбніца в Дрездені розрахували оптимальні конструкції табурета за допомогою нової комп'ютерної програми. Вишивальна машина поклала і закріпила волокна перед тим, як напівфабрикат сформували у табурет і покрили пластиком. Кураторам Carbon Show важливо показати, що матеріали CFRP дозволяють створювати нові конструкції та можуть виконувати функції традиційних матеріалів. «Вік CFRP ще не розпочався. Галузь все ще працює над автоматизованими процесами для обробки CFRP великими серіями », - підкреслює Райнер Керле.
Для інженерів це означає, що вони повинні розробляти кращі або нові методи проектування виробів або розрахунку міцності, а також відповідні виробничі процеси, наприклад для управління процесами нагрівання.
Новини VDI компактні
Все, що потрібно знати з першого погляду. Безкоштовно у поштовій скриньці щоп’ятниці. Ми зібрали для вас найрелевантніші новини зі світу технологій, щоб нічого не пропустити.