Automatizarea deschide un nou potențial pentru fibrele de carbon - Raportul inovațiilor

Indiferent de proprietățile excelente ale materialului, zona de aplicare a materialelor plastice armate cu fibră de carbon (CFRP) a fost limitată până acum, din motive economice, în principal la aplicații speciale în sectorul de înaltă tehnologie, cum ar fi în industria aerospațială. Un factor de cost decisiv în fabricarea structurilor CFRP este nivelul scăzut de automatizare în procesul de fabricație, deoarece rigiditatea redusă a covorașelor din fibră de carbon împiedică utilizarea roboților industriali. Cu ajutorul unui nou tip de sistem de liant, este acum posibilă proiectarea proceselor de fabricație în așa fel încât componentele CFRP din sectorul auto să fie viabile din punct de vedere economic.

deschide

Cu o economie de greutate de aproximativ 30% comparativ cu aluminiu și 50% comparativ cu oțelul, CFRP-urile sunt printre cele mai ușoare materiale de construcție. Așadar, „greutății ușori” au reușit până acum să cucerească în primul rând zonele în care fiecare kilogram de greutate economisit se plătește literalmente. Componentele pentru călătoriile spațiale fac la fel de mult o parte din aceasta ca și componentele pentru avioane și mașini de curse.

Cu toate acestea, reducerea greutății nu este singurul punct forte al CFRP-urilor. Mai degrabă, sunt capabili să crească semnificativ rezistența și rigiditatea componentelor, pe de o parte, dar în același timp oferă vibrațiilor mecanice un „amortizor” adecvat. Dorința de a transfera know-how-ul dobândit în zona piețelor speciale către vehicule de serie, de exemplu, a eșuat până acum din cauza prețului ridicat al componentelor CFRP.

„Costurile de fabricație ale componentelor CFRP reprezintă singure 55%”, spune Dr. Thomas Lehmann, Product Development Manager la WACKER SPECIALTIES, bilanț. Motivul pentru aceasta este nivelul scăzut de automatizare în tehnologia CFRP. În așa-numitul proces de transfer de rășină (RTM), covorașele din fibră de carbon necesare pentru producerea pieselor structurale CFRP trebuie să fie stivuite manual una peste alta datorită rigidității lor scăzute înainte de presare. Abia atunci covoarele pot fi prevăzute cu rășină lichidă și întărite în matriță.

Productivitatea este dublată

Inginerii de aplicații de la WACKER au găsit acum o modalitate de a accelera drastic timpul de ciclu în presă. Cheia succesului a fost sistemul de liant VINNEX ®. Miezul noii generații de lianți este un polimer termoplastic și în același timp auto-reticulant. După ce granulele de pulbere au fost sinterizate la 170 ° C și o etapă de preîncălzire ulterioară, se obține o preformă din fibră de carbon după turnarea covorașelor în instrumentul de presare la rece. Datorită sistemului de legare VINNEX, aceste preforme sunt suficient de rigide pentru a le introduce în instrumentul de formare cu ajutorul roboților industriali și pentru a le prelucra în continuare în procesul RTM. Împreună cu viteza mare de reacție în auto-rețea, automatizarea aduce o contribuție decisivă la scurtarea timpilor ciclului. Chiar dacă rentabilitatea nu poate fi încă calculată în euro și cenți, experți precum Dr. Lehmann, în funcție de complexitatea structurilor, aproape dublează productivitatea.

Preformele întărite cu VINNEX ® nu se caracterizează numai prin costuri de producție mai mici, ci și printr-o serie de proprietăți îmbunătățite ale materialului. În acest fel, țesăturile nețesute și țesăturile acoperite cu sistemul de legare pot fi ușor tăiate și prelucrate. Un avantaj deosebit al VINNEX ® devine evident doar la microscop. În acest fel, se creează legături selective oriunde fibrele se întâlnesc sau se intersectează. Macroscopic, conexiunile punctuale de acest gen duc la o stabilitate crescută și la o tendință redusă drastic spre oboseala materialului.

WACKER vede cel mai mare potențial pentru aplicațiile inovatoare CFRP în primul rând în sectorul auto, unde greutatea redusă a structurilor CFRP se reflectă, printre altele, într-un consum mai redus de combustibil. În cazul în care componentele cu înălțime superioară, cum ar fi acoperișul mașinii, sunt realizate din CFRP, centrul de greutate al vehiculului poate fi, de asemenea, deplasat în jos, ceea ce duce la îmbunătățirea menținerii drumului. „Rigiditatea ridicată a fibrelor se reflectă într-o transmisie mai bună a puterii”, adaugă Dr. Lehmann. Nu în ultimul rând, există și motive ecologice pentru utilizarea liantului special. Deoarece acesta nu conține componente cu greutate moleculară mică, nu sunt eliberate substanțe nocive în interiorul automobilului.