A new generation of composite materials improves the economics of enterprise

Z dvouleté spolupráce výzkumného institutu Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH a společnosti New Era Materials vznikl nový kompozitní materiál, které změnil pohled na výrobu kompozitních dílů. Jeho základem je unikátní jednosložková pryskyřice s podobným chováním, jako mají termoplasty. Tento materiál rozšiřuje možnosti vyrábět kvalitní kompozitní díly s použitím jednoduchých nástrojů a technologických postupů. Velkou výhodou je podstatné zkrácení výrobního času. Materiál za své unikátní vlastnosti již sklidil několik mezinárodních ocenění.  Mezi to nejcennější patří AVK Innovation Award z veletrhu Composite Europe 2014 v Düsseldorfu.

Hlavní výhody A.S.SET

Hlavní výhody nového materiálu jsou uvedeny přímo v jeho názvu Adjustable Simple ThermoSET. První výhodou je možnost upravovat vlastnosti v závislosti na výrobním prostupu a aplikaci vyrobeného kompozitního dílu. Druhou výhodou je jednoduché zpracování materiálu. Při výrobě se používá pryskyřice v podobě prášku, tzv. A.S.SET Powder, nebo připravený polotovar „prepreg“ A.S.SET Sheet s před-nasycenou výztuží.

Pryskyřice A.S.SET Powder a tkanina z uhlíkového vlákna

Inovace výrobního procesu

Pryskyřice A.S.SET Powder se aplikuje přímo na textilní výztuž. Tento způsob výroby se nazývá RPM (Rersin Powder Moulding). Při zahřátí materiálu na teplotu sycení, se práškový základ rozpustí a prosytí tak vlákna výztuže. Během tohoto procesu nedochází k žádné vytvrzovací reakci a po ochlazení lze takto připravený „polotovar“ skladovat při pokojové teplotě i několik měsíců a to bez nutnosti chladícího zařízení.  Již zde je patrná velká ekonomická výhoda nové generace materiálu A.S.SET.

Při následném zpracování a zahřátí materiálu na vytvrzovací teplotu, dojde k velmi rychlé reakci a vytvrzení kompozitního dílu.

Při výrobě není potřeba nový materiál složitě mísit nebo používat dávkovací zařízení. K vytvarování dílu do konečné podoby plně dostačuje již existující zařízení, bez nutnosti měnit stroj, nebo nástroj.

Detail materiálu A.S.SET Sheet s výztuží z uhlíkových vláken

Materiál A.S.SET Sheet umožňuje jednoduchou a rychlou výrobu dílů, z předpřipravených polotovarů ve formě termosetických desek s  tkaninovou výztuží. Polotovary lze jednoduše po zahřátí tvarovat a ve zrychleném cyklu vytvrzovat. Vytvrzený pak získává výborné mechanické a tepelné vlastnosti. Metoda se nazývá TSF (Thermoset Sheet Forming).

Výroba složitých dílů a konstrukcí

Výjimečnou vlastností materiálu je možnost tvarování a vytvrzování dílu v několika stupních. Této vlastnosti se využívá při výroby obzvláště složitých a velkých dílů. K dispozici jsou v současnosti dvě možné varianty:

A)     Během postupného tvarování dochází k vytvrzení pouze na definovaných místech dílu, a to v několika krocích, až je v závěru finální výrobek kompletně vytvarován a vytvrzen

B)     Jednotlivé díly výrobku jsou postupně tvarovány a v posledním kroku jsou společně finálně vytvrzeny. Tento postup je nejen rychlejší, ale také umožňuje dosáhnout mnohem vyšší pevnosti.

A.S.SET Sheet – příklad prosycené výztuže z uhlíkové, skelné a basaltové tkaniny

A.S. SET příklady použití

Příkladem 1) výroba nosníku letadla, Obr.1. Bez změny technologie nebo výrobního postupu byla navýšena sériová produkce a zkrácen čas výroby. Při dodržení všech pevnostních a bezpečnostních standardů, bylo dosaženo vyšší přidané hodnoty.

Obr. 1, CFRP – prototypový nosník konstrukce letadla Airbus

Příklad 2) vnitřní díl sedadla kolejových vozidel, Obr. 2. U tohoto dílu jsou do základního materiálu přidány aditiva, jmenovitě retardéry hoření. Materiál tak splňuje přísné bezpečnostní normy, poskytuje zvýšenou bezpečnost cestujících a navíc zlevňuje výrobu.

Obr. 2, Sedadla pro kolejová vozidla vyrobena firmou Taps S.Z.T.K.

Příklad 3) díly s požadavkem na vysokou kvalitu povrchu, Obr. 3. Materiál A.S.SET je v tomto případě charakterizován nejen levnější výrobou, ale i skvělou kvalitou pohledové plochy s charakteristickou strukturou. Typické příklady aplikací jsou viditelné konstrukční díly a kryty spotřební elektroniky.

Obr. 3, CFRP panely vyrobeny pro použití na místech s vysokými požadavky na kvalitu povrchu

Zaujali Vás možnosti materiálu nové generace A.S.SET a usilujete o zlepšení ekonomické bilance Vaší firmy? Kontaktujte naše techniky z vývojového týmu pro bližší informace.

Ing. Jan Tesař

tesar@neweramaterials.cz

www.neweramaterials.cz

V rámci podpory startup studentů, najdete Jana Tesaře a ukázky materiálu  na stánku JAN SVOBODA s.r.o. v Brně na MSV 2016, na stánku 51a v pavilonu G1.