Бродерия, тъкане или навиване - изкуството за обработка на въглеродни влакна - VDI nachwärts

Deutsches Museum в Мюнхен е посветил специална изложба на материалния въглерод в своя Център за нови технологии. Кураторите показват как компонентите за автомобилното строителство, космонавтиката или медицинската технология са направени от пластмасови конци и кои други области от живота, подсилени с въглеродни влакна пластмаси ще завладеят в бъдеще.

навиване

Тялото на BMWi3 е първата напълно автоматизирана, масово произведена пътническа клетка, изработена от въглерод.
Снимка: Deutsches Museum

Почти всеки е имал нещо общо с въглерода: те са пуловери или одеяла, които се продават под марките Dralon или Dolan, наред с други. Междувременно въглеродът е изходният материал за други ежедневни предмети.

Твърд материал: въглерод - материалът на бъдещето. До 10 януари 2015 г., Мюнхен, Deutsches Museum, Център за нови технологии, Музеен остров 1, всеки ден от 9 до 17 часа.

Започва с незабележима черна нишка от полиакрилонитрил (PAN). PAN е течна пластмаса, която се получава от петрол и се състои от 68% въглерод - основата за живото (от бактерии до хората) и неживото (диамант). Останалите компоненти на PAN са азот (26%) и водород (6%).

Докато текстилът може да издържа само на температури до 40 ° C и не може да понася киселини, подсилените с въглеродни влакна компоненти са високотехнологични продукти, които са устойчиви на якост на опън и огъване, стабилни по размер, устойчиви на топлина и химически.

Изложбата започва с предене, пране и сушене: В началото се създава конец, който се превръща във влакно и накрая влакната се обединяват в снопове. След това продължава с навиване, стабилизиране и карбонизиране. Последното означава, че влакната са изложени за кратко на температури между 800 ° C и 1500 ° C. В резултат на това молекулярните вериги се втвърдяват в правилни стълбовидни структури: течните PAN нишки са се превърнали в твърди въглеродни влакна.

Поредица от витрини илюстрират как от този материал може да бъде направено стилно кормило от черен планински велосипед: плетена машина в сътрудничество с робот преработва въглеродните влакна в тръбна текстилна структура.

След това детайлът се поставя във форма и се напоява или обвива с носещ материал (матрица). Това е течна пластмаса, която е закалена и оформена: кормилото е готово и трябва само да се шлайфа и полира.

Посетителите могат да тестват свойствата на подсилените с въглеродни влакна пластмаси (CFRP) за себе си на следващата изложбена станция: на разположение са три пръта от CFRP, стомана и алуминий. Със същото тегло CFRP е по-здрав от двата класически индустриални материала. Това означава, че при еднакво тегло, CFRP компонентите могат да носят повече товар или да заменят други материали и по този начин да допринесат за намаляване на теглото.

Тъкане, бродерия, навиване или полагане - интересът към CFRP доведе до класически методи за обработка от текстилната индустрия, които преживяват ренесанс. Резултатът: „Инженерите трябва да се научат да не работят с ламарина, а с влакна“, казва Райнер Керле, управляващ директор на водещата клъстерна инициатива „MAI Carbon“ на Carbon Composites e.V., която проектира изложбата съвместно с Deutsches Museum.

Свойствата на композита зависят от матрицата и могат да бъдат съобразени с нуждите на потребителя: дали това е бъдещата спомагателна ракета (бустер), която осигурява на стартера Ariane допълнителна тяга и трябва да издържа на температури от 2000 ° C, или превозно средство -Спирачка с керамични компоненти, които все още трябва да функционират перфектно при 1000 ° C. Авиационна, космическа, автомобилна, медицинска техника или конструкция на мебели - многобройни индустрии оценяват високотехнологичния материал, защото той държи формата си, изключително лек (спестява гориво) и не корозира. Медицинската технология също се възползва от CFRP. Моделът на протеза на крака показва как компонентите от CFRP се комбинират с хидравлични елементи. Сложната електроника позволява на пациента да се движи както обикновено.

Но по-малко сложни помощни средства като ортопедична шина за крака могат да бъдат оптимално адаптирани към формата на тялото на пациенти с увредени нерви на крака.

Дори строителството на мебели придобива нов тласък от CFRP: студенти в курса по продуктов дизайн в Лайбниц институт за полимерни изследвания в Дрезден изчисляват оптималните конструкции за табуретка с помощта на нова компютърна програма. Машина за бродиране постави и фиксира влакната, преди полуфабрикатът да бъде оформен в табуретка и покрит с пластмаса. За кураторите на Carbon Show е важно да покажат, че CFRP материалите позволяват нови конструкции и могат да поемат функциите на традиционните материали. „Възрастта на CFRP все още не е започнала. Индустрията все още работи върху автоматизирани процеси за обработка на CFRP в големи серии ”, подчертава Райнер Керле.

За инженерите това означава, че те трябва да разработят по-добри или нови методи за проектиране на продуктите или за изчисляване на якостта, както и подходящи производствени процеси, например за контрол на процесите на отопление.

VDI новини компактни

Всичко, което трябва да знаете с един поглед. Безплатно във вашата пощенска кутия всеки петък. Ние събрахме най-подходящите новини от света на технологиите за вас, за да не пропуснете нищо.