Vláknité kompozity
Lehká konstrukce v průmyslu
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.
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.
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