Broderie, țesere sau înfășurare - arta procesării fibrelor de carbon - VDI nachwärts
Muzeul Deutsches din München a dedicat o expoziție specială materialului carbon în Centrul său pentru noi tehnologii. Curatorii arată cum componentele pentru construcția de automobile, tehnologia aerospațială sau medicală sunt fabricate din fire de plastic și ce alte domenii ale vieții, materialele plastice armate cu fibră de carbon vor cuceri în viitor.
Corpul BMWi3 este prima celulă de pasageri fabricată în serie, complet automată, fabricată din carbon.
Foto: Deutsches Museum
Aproape toată lumea a avut vreo legătură cu carbonul: sunt pulovere sau pături care sunt vândute sub numele de marcă Dralon sau Dolan, printre altele. Între timp, carbonul este materia primă pentru alte obiecte de zi cu zi.
Material dur: carbon - materialul viitorului. Până la 10 ianuarie 2015, München, Deutsches Museum, Centre for New Technologies, Museum Island 1, zilnic de la 9 a.m. la 5 p.m.
Începe cu un fir negru discret din poliacrilonitril (PAN). PAN este un plastic lichid care se obține din petrol și constă din 68% carbon - baza pentru animat (de la bacterii la oameni) și neînsuflețit (diamant). Restul componentelor PAN sunt azot (26%) și hidrogen (6%).
În timp ce materialele textile pot rezista doar la temperaturi de până la 40 ° C și nu pot tolera acizii, componentele armate cu fibră de carbon sunt produse de înaltă tehnologie, care sunt rezistente la rezistență la tracțiune și la flexie, stabile dimensional, rezistente la căldură și chimice.
Expoziția începe cu filare, spălare și uscare: La început se creează un fir, acesta devine o fibră și, în cele din urmă, fibrele sunt grupate în pachete. Apoi continuă cu înfășurare, stabilizare și carbonizare. Acesta din urmă înseamnă că fibrele sunt expuse pe scurt la temperaturi cuprinse între 800 ° C și 1500 ° C. Ca rezultat, lanțurile moleculare se solidifică în structuri obișnuite în formă de scară: firele PAN lichide s-au transformat în fibre solide de carbon.
O serie de vitrine ilustrează modul în care poate fi realizat un ghidon elegant de bicicletă montană neagră din acest material: o mașină de împletit în cooperare cu un robot prelucrează fibrele de carbon într-o structură textilă tubulară.
Piesa este apoi plasată într-o matriță și îmbibată sau învelită cu un material purtător (matrice). Acesta este un plastic lichid care este întărit și modelat: ghidonul este gata și trebuie doar șlefuit și lustruit.
Vizitatorii pot testa ei înșiși proprietățile materialelor plastice armate cu fibră de carbon (CFRP) la următoarea stație de expoziție: sunt disponibile trei tije din CFRP, oțel și aluminiu. Cu aceeași greutate, CFRP este mai puternic decât cele două materiale industriale clasice. Aceasta înseamnă că, cu aceeași greutate, componentele CFRP pot transporta mai multă sarcină sau pot înlocui alte materiale și, astfel, contribuie la reducerea greutății.
Țesut, brodat, înfășurat sau așezat - interesul pentru CFRP a dus la metode clasice de prelucrare din industria textilă care se confruntă cu o renaștere. Rezultatul: „Inginerii trebuie să învețe să nu lucreze cu tablă, ci cu fibre”, spune Rainer Kehrle, director general al inițiativei de cluster de vârf „MAI Carbon” a Carbon Composites e.V., care a proiectat expoziția împreună cu Deutsches Museum.
Proprietățile compozitului depind de matrice și pot fi adaptate nevoilor utilizatorului: indiferent dacă aceasta este viitoarea rachetă auxiliară (amplificator) care oferă lansatorului Ariane o tracțiune suplimentară și trebuie să reziste la temperaturi de 2000 ° C sau un vehicul -Frenă cu componente ceramice, care trebuie să funcționeze perfect la 1000 ° C. Industria aerospațială, auto, tehnică medicală sau construcții de mobilier - numeroase industrii apreciază materialul de înaltă tehnologie, deoarece își păstrează forma, este extrem de ușor (economisește combustibil) și nu se corodează. Tehnologia medicală beneficiază și de CFRP. Modelul unei proteze de picior arată cum componentele din CFRP sunt combinate cu elemente hidraulice. Electronica sofisticată permite pacientului să se deplaseze ca de obicei.
Dar ajutoarele mai puțin complicate, cum ar fi o atelă ortopedică a piciorului, pot fi adaptate în mod optim la forma corpului pacienților cu nervi ai picioarelor deteriorate.
Chiar și construcția de mobilier câștigă un nou impuls din CFRP: studenții cursului de proiectare a produselor de la Institutul Leibniz pentru Cercetarea Polimerilor din Dresda au calculat structurile optime pentru un scaun folosind un nou program de computer. O mașină de brodat a așezat și a fixat fibrele înainte ca semifabricatul să fie modelat într-un scaun și acoperit cu plastic. Este important pentru curatorii emisiunii Carbon Show să arate că materialele CFRP permit construcții noi și pot prelua funcțiile materialelor tradiționale. „Era CFRP nu a început încă. Industria încă lucrează la procese automate pentru procesarea CFRP în serii mari ”, subliniază Rainer Kehrle.
Pentru ingineri, acest lucru înseamnă că trebuie să dezvolte metode mai bune sau noi pentru a proiecta produsele sau pentru a calcula rezistența, precum și procese de fabricație adecvate, de exemplu pentru a controla procesele de încălzire.
Compact de știri VDI
Tot ce trebuie să știți dintr-o privire. Gratuit în cutia poștală în fiecare vineri. Am creat cele mai relevante știri din lumea tehnologiei pentru dvs., astfel încât să nu ratați nimic.