Vláknité kompozity

Lehká konstrukce v průmyslu

Murtfeldt Plasty: Vláknité kompozity. Lehká konstrukce a tepelná stabilita

 

 

Konstruktér ve výrobě strojních zařízeních je nadále konfrontován s požadavkem, aby našel inovativní řešení lehkých konstrukcí pro specifické potřeby zákazníků. Jeho stálým cílem přitom je zvyšovat efektivitu a výkon strojů a zařízení.

To se daří díky používání vláknitých kompozitů, jehož výsledkem je úspora energie, snížení nákladů a optimalizace vlastností strojů. Vláknité kompozity kombinují nízkou hmotnost s vysokou tuhostí a tlumením, a jsou tedy ideálním materiálem pro dynamicky namáhané části strojů.

Společnost Murtfeldt nabízí svým zákazníkům součásti individuálně vyráběné podle výběru technologií CFK nebo GFK, a to v obvyklé kvalitě Murtfeldt: Vysoká kvalita, flexibilně, rychle, pro odběr jednotlivých kusů nebo malé série.

Technologie GFK a CFK

  • Technologie CFK se používá všude tam, kde je vyžadována pevnost a tuhost podle specifické hmotnosti.
  • Technologie GFK je používána tehdy, je-li požadováno velké protažení při přetržení a vynikající korozní vlastnosti.

Výhody plastu zpevněného uhlíkovými vlákny

Plast zpevněný uhlíkovými vlákny boduje hned ve třech směrech: Materiál má díky nižší hustotě a zvýšené pevnosti ohromný potenciál pro lehké konstrukce, který je výhodný nejen ve výrobě automobilů a v cyklistickém sportu. CFK je kromě toho díky své malé reaktivitě (inertnosti) a odolnosti proti korozi a chemikáliím považován za dlouhodobě odolný. A v neposlední řadě poskytuje design velkou svobodu pro úpravy.

Pokud konstruktér využije tyto specifické vlastnosti ve svůj prospěch, může odkrýt velké potenciály ve strojírenství:
 

  • prostřednictvím zvyšování výkonu a efektivity
  • pro specifická řešení zákazníků při výrobě individuálních součástí z vláknových kompozitů
  • vytvořením jedinečných prodejních argumentů
  • vysokou flexibilitou
  • s možností integrovat do součásti velké množství funkcí

Zde konkrétně hovoříme jednak o zvyšování kvality a kvantity ve výrobě a zadruhé o snížení hnacího výkonu pohonných jednotek a dopravních strojů. To je možné díky nižší hmotnosti, které stroje dosahují zabudováním karbonových materiálů. A tady je výsledek:
 

  • vyšší dynamika, resp. akcelerace
  • vyšší otáčky díky menším odstředivým silám
  • vyšší vlastní kmitočet částí stroje
  • nižší celková hmotnost stroje (transport)
  • zvýšení produktivity díky vyšší kvalitě procesů
  • zvýšení přesnosti strojů
  • použití při zvýšené teplotní zátěži


Plasty zpevněné uhlíkovými vlákny navíc přispívají k větší tuhosti strojů. To umožňuje vyšší přesnost obrábění (geometricky) a zvyšuje vlastní kmitočet částí stroje. K optimalizaci obrábění, která se jasně promítá do kvality povrchu, vede i lepší tlumení, kterého je dosahováno za pomoci těchto plastů. Současně se snižují vibrace.

Murtfeldt Plasty: Vláknité kompozity. Lehká konstrukce a tepelná stabilita
Murtfeldt Plasty: Vláknité kompozity. Lehká konstrukce v průmyslu

Pohled do zákulisí

Uhlíkové vlákno má tloušťku jen zhruba pět mikrometrů. Lidský vlas s přibližně 70 mikrometry proti němu působí jako Kolos rhodský.

Karbon se skládá z mnoha uhlíkových vláken. Avšak ani množství vláken nemění nic na tom, že jsou součásti z karbonových materiálů o polovinu lehčí než hliník a přitom značně tvrdší než ocel. Navzdory nízké hmotnosti je plast zpevněný uhlíkovými vlákny (stručně karbonový CFK) nanejvýš pevný, tuhý a trvanlivý. Tento materiál si uchová stabilitu i při velkém a častém zatěžování.

Při výrobě materiálu je směr vláken cíleně využíván k podpoře vlastností. Jednotlivé vrstvy vláken jsou pokládány různými směry, aby bylo ve všech směrech možného zatížení dosaženo potřebné pevnosti a tuhosti. Díky tomu je karbon pružný a zároveň téměř nezničitelný.


Murtfeldt plasty: Vláknité kompozity

Murtfeldt plasty: Vláknité kompozity

Murtfeldt plasty: Vláknité kompozity

Možnosti použití materiálu z uhlíkových vláken

  • Strojírenské díly
  • Tělo a listy rotoru
  • Automobilové díly
  • Díly robota

Dostupné výrobní postupy

  • Autokláv
  • RTM (reakční vstřikování)
  • Technika navíjení

Zlepšení funkčnosti strojů a zařízení

  • Zlepšení akustických vlastností stroje
  • Zlepšení dynamických vlastností stroje
  • Provoz stroje při zvýšené tepelné zátěži
  • Provoz stroje při zvýšené statické zátěži