Automatizácia otvára nový potenciál pre uhlíkové vlákna - správa o inováciách

Bez ohľadu na vynikajúce vlastnosti materiálu bola oblasť použitia plastov vystužených uhlíkovými vláknami (CFRP) z ekonomických dôvodov zatiaľ obmedzená hlavne na špeciálne aplikácie v high-tech sektore, napríklad v leteckom priemysle. Rozhodujúcim nákladovým faktorom pri výrobe CFRP štruktúr je nízka úroveň automatizácie výrobného procesu, pretože nízka tuhosť rohoží z uhlíkových vlákien znemožňuje použitie priemyselných robotov. Pomocou nového typu spojivového systému je dnes možné navrhnúť výrobné procesy tak, aby boli komponenty z CFRP v automobilovom priemysle ekonomicky životaschopné.

uhlíkové

S úsporou hmotnosti okolo 30 percent v porovnaní s hliníkom a 50 percent v porovnaní s oceľou patria CFRP medzi najľahšie stavebné materiály. „Ľahké váhy“ teda doteraz dokázali predovšetkým dobyť oblasti, kde sa každý ušetrený kilogram hmotnosti doslova vypláca. Patria sem komponenty pre vesmírne lety, ako aj komponenty pre lietadlá a závodné automobily.

Redukcia hmotnosti však nie je jedinou silou CFRP. Sú skôr schopné výrazne zvýšiť pevnosť a tuhosť komponentov na jednej strane, ale zároveň dať mechanickým vibráciám poriadny „tlmič“. Túžba preniesť know-how získaná napríklad v oblasti špeciálnych trhov napríklad na sériové vozidlá zatiaľ zlyhala kvôli vysokej cene komponentov CFRP.

„Samotné výrobné náklady na komponenty z CFRP tvoria 55 percent,“ hovorí Dr. Thomas Lehmann, manažér vývoja produktov spoločnosti WACKER SPECIALTIES, súvaha. Dôvodom je nízka úroveň automatizácie v technológii CFRP. V takzvanom procese prenosu živice (RTM) musia byť rohože z uhlíkových vlákien potrebné na výrobu konštrukčných dielov z CFRP ručne stohované kvôli ich nízkej tuhosti pred lisovaním. Až potom môžu byť rohože opatrené tekutou živicou a vytvrdené vo forme.

Produktivita sa zdvojnásobuje

Aplikační technici spoločnosti WACKER teraz našli spôsob, ako drasticky urýchliť doby cyklov v lisoch. Kľúčom k úspechu bol spojivový systém VINNEX ®. Jadrom novej generácie spojív je termoplastický a zároveň samosieťujúci polymér. Po sintrovaní práškových granúl pri 170 ° C a nasledujúcom kroku predhrievania sa po formovaní rohoží v lisovacom nástroji za studena získa predlisok z uhlíkových vlákien. Vďaka systému spojovacích prostriedkov VINNEX sú tieto predlisky dostatočne pevné na to, aby ich pomocou priemyselných robotov mohli vkladať do formovacieho nástroja a ďalej ich spracovávať v procese RTM. Spolu s vysokou rýchlosťou reakcie v sieťových sieťach predstavuje automatizácia rozhodujúci príspevok k skráteniu časov cyklov. Aj keď sa ziskovosť zatiaľ nedá vypočítať v eurách a centoch, odborníci ako Dr. Lehmann v závislosti od zložitosti štruktúr takmer zdvojnásobuje produktivitu.

Predlisky vytvrdené VINNEXOM® sa vyznačujú nielen nižšími výrobnými nákladmi, ale aj množstvom vylepšených materiálových vlastností. Týmto spôsobom možno netkané a tkané textílie potiahnuté väzobným systémom ľahko rezať a spracovávať. Zvláštna výhoda VINNEXU® sa prejaví až pod mikroskopom. Týmto spôsobom sa vytvárajú selektívne väzby všade tam, kde sa vlákna stretnú alebo pretnú. Makroskopicky majú bodové spojenia tohto typu za následok zvýšenú stabilitu a drasticky zníženú tendenciu k únave materiálu.

Spoločnosť WACKER vidí najväčší potenciál pre inovatívne aplikácie CFRP predovšetkým v automobilovom priemysle, kde sa nízka hmotnosť štruktúr CFRP odráža okrem iného aj v nižšej spotrebe paliva. Ak sú vyššie položené komponenty, ako napríklad strecha automobilu, vyrobené z CFRP, je možné tiež posunúť ťažisko vozidla smerom dole, čo následne vedie k zlepšeniu držania vozovky. „Vysoká tuhosť vlákien sa odráža v lepšom prenose energie,“ dodáva Dr. Lehmann. V neposlednom rade existujú aj ekologické dôvody na použitie špeciálneho spojiva. Pretože neobsahuje žiadne zložky s nízkou molekulovou hmotnosťou, do interiéru vozidla sa neuvoľňujú žiadne škodlivé látky.