W\u0142\u00f3kna i nanorurki w\u0119glowe znacznie polepszaj\u0105 parametry<\/strong><\/p>\n

\n<\/p>\n

\nW ci\u0105gu nadchodz\u0105cych pi\u0119ciu lat spodziewane s\u0105 niezwyk\u0142e post\u0119py w technologiach materia\u0142owych i monta\u017cowych, poniewa\u017c in\u017cynierowie wk\u0142adaj\u0105 coraz wi\u0119cej wysi\u0142ku w zmniejszenie wagi, miniaturyzowanie i udoskonalanie parametr\u00f3w komponent\u00f3w.<\/p>\n

\nJednym z laureat\u00f3w w konkursie SPE Automotive Design jest maska wykonana z kompozyt\u00f3w w\u0119glowych.<\/em><\/p>\n

\nJeden z najpowa\u017cniejszych post\u0119p\u00f3w oparty b\u0119dzie na stosowaniu tworzyw sztucznie zbrojonych w\u0142\u00f3knami w\u0119glowymi (ang. carbon fiber reinforced plastics<\/em>, w skr. CFRP) w motoryzacji. Odnios\u0142y one ju\u017c spektakularny sukces w rewolucjonizowaniu projekt\u00f3w samolotowych. Trzy podzespo\u0142y z CFRP zosta\u0142y uznane za finalist\u00f3w w Konkursie na Innowacje, kt\u00f3re wykazywa\u0142y potencja\u0142 rozwojowy dla nowoczesnego, lecz drogiego materia\u0142u. Konkurs ten zorganizowany by\u0142 przez Society of Plastics Engineers w roku 2008 i rozstrzygni\u0119ty 20 listopada w Detroit.<\/p>\n

\n
• Regulowany tylny b\u0142otnik w Chrysler LLC Viper ACR w 2008 wykorzystuje \u017cywic\u0119 wzmocnion\u0105 w\u0142\u00f3knami w\u0119glowymi zamiast formowania materia\u0142u termoplastycznego z wydmuchem. Jedn\u0105 z korzy\u015bci jest zmniejszenie wagi z 5,45 do 2,7 kg. Oprzyrz\u0105dowanie cz\u0119\u015bci kompozytowej jest ta\u0144sze o 100 000 dolar\u00f3w ni\u017c oprzyrz\u0105dowanie konieczne do procesu formowania z wydmuchem. Jednak\u017ce najwi\u0119ksza korzy\u015b\u0107 to 409 kg ?si\u0142y nacisku?, kt\u00f3ra umo\u017cliwia stabilizacj\u0119 Vipera przy pr\u0119dko\u015bci 322 km\/h. W\u0142\u00f3kna w\u0119glowe to jedyny materia\u0142, kt\u00f3ry umo\u017cliwia\u0142 zapewnienie wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci na si\u0142y nacisku, bez konieczno\u015bci znacznego zwi\u0119kszenia wagi<\/em> – twierdzi Gary Lownsdale, kierownik in\u017cynieryjny w firmie Plasan Carbon Composites w Bennington, VT. <\/li>\n
• CFRP zast\u0119puje formowane tworzywo w postaci arkuszy (sheet molding compound<\/em> – SMC) w masce samochodu Corvette ZR1 z roku 2008, zmniejszaj\u0105c wag\u0119 o po\u0142ow\u0119, z 10,9 do 5,45 kg. Plasan Carbon Composites, firma specjalizuj\u0105ca si\u0119 w formowaniu, zastosowa\u0142a lekkie, tanie oprzyrz\u0105dowanie, oszcz\u0119dzaj\u0105c dzi\u0119ki temu 1 milion dolar\u00f3w. Jednak\u017ce znacznie wy\u017cszy jest koszt jednostkowy cz\u0119\u015bci. <\/li>\n
• Innym zastosowaniem w Corvette ZR1 jest zestaw dachowy o widocznym splocie. Waga zosta\u0142a zmniejszona o 30 procent dzi\u0119ki zast\u0105pieniu termo formowanego komponentu ABS z wielow\u0119glanu. Zastosowanie przezroczystej pow\u0142oki stabilizowanej przed UV zapobiega \u017c\u00f3\u0142knieniu pod wp\u0142ywem czasu.<\/li>\n<\/ul>\n

  \nLownsdale podkre\u015bla, \u017ce mo\u017cliwo\u015bci zastosowa\u0144 kompozyt\u00f3w w\u0119glowych w samochodach s\u0105 ?nies\u0142ychane? bez wzgl\u0119du na wysokie koszty, kt\u00f3re przekraczaj\u0105 wiele razy koszty konkurencyjnych proces\u00f3w. Jedn\u0105 z przyczyn s\u0105 niskie koszty oprzyrz\u0105dowania. Na przyk\u0142ad unikni\u0119to wydatku miliona dolar\u00f3w na oprzyrz\u0105dowanie do maski Corvette w por\u00f3wnaniu do oprzyrz\u0105dowania wymaganego przy laminacie SMC. Jeste\u015bmy w stanie formowa\u0107 w\u0142\u00f3kno w\u0119glowe w ramach jednej operacji narz\u0119dziowej ze wzgl\u0119du na wewn\u0119trzn\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i sztywno\u015b\u0107 zginania w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego<\/em> – twierdzi Lownsdale.<\/p>\n

  \nProstsze i ta\u0144sze oprzyrz\u0105dowanie wymagane przy CFRP r\u00f3wnie\u017c umo\u017cliwia skr\u00f3cenie cykli procesu rozwoju. Program rozwoju dla tylnego b\u0142otnika Vipera, od etapu rysunk\u00f3w powierzchniowych do produkcji masowej, trwa\u0142 12 miesi\u0119cy <\/em>? dodaje Lownsdale. Plasan, sp\u00f3\u0142ka izraelska, uzyska\u0142a pierwsze cz\u0119\u015bci produkcyjne ju\u017c w ci\u0105gu sze\u015bciu miesi\u0119cy.<\/p>\n

  \nJednym z interesuj\u0105cych aspekt\u00f3w rozwoju zwi\u0105zanego z w\u0142\u00f3knami w\u0119glowymi w motoryzacji jest wysoki stopie\u0144 wymaganej wsp\u00f3\u0142pracy w ramach \u0142a\u0144cucha dostaw, cz\u0119\u015bciowo ze wzgl\u0119du na innowacyjny charakter technologii. Wprowadzono innowacje konieczne dla unowocze\u015bnie\u0144 w Viperze: <\/p>\n

  \n
  • Firma ETS opracowa\u0142a w\u0142\u00f3kno w\u0119glowe impregnowane nisk\u0105 zawarto\u015bci\u0105 LZO – szybko schn\u0105c\u0105 \u017cywic\u0119 z zintegrowanym stabilizatorem UV. <\/li>\n
  • Firma ETS opatentowa\u0142a stabilizowany no\u015bnik o widocznym splocie – w celu wyeliminowania skr\u0119conych lub lu\u017anych splot\u00f3w. <\/li>\n
  • Firma Hankuk opracowa\u0142a tkanin\u0119 o wysokiej odporno\u015bci na rozci\u0105ganie – w celu uzyskania wytrzyma\u0142o\u015bci na wysokie obci\u0105\u017cenie si\u0142ami nacisku podczas jazdy Vipera z du\u017c\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105. <\/li>\n
  • Firma Plasan Carbon Composites ulepszy\u0142a technologi\u0119 produkcji, poczynaj\u0105c od obr\u00f3bki po monta\u017c.<\/li>\n<\/ul>\n

    \n<\/p>\n

    \nNavistar zmniejszy\u0142 wag\u0119 tej maski ci\u0119\u017car\u00f3wki o 20 procent dzi\u0119ki zastosowaniu opatentowanych wype\u0142niaczy nanoglinkowych.<\/em><\/p>\n

    \nJe\u015bli chodzi o inne zastosowania, firma Ashland opracowa\u0142a spoiwa o wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci, odporne na wysokie temperatury i szybkoschn\u0105ce.<\/p>\n

    \nSuper Silne Nano<\/strong><\/p>\n

    \nInna rozwijaj\u0105ca si\u0119 technologia materia\u0142owa, kt\u00f3ra b\u0119dzie wywiera\u0107 ogromny wp\u0142yw na in\u017cynieri\u0119 projektow\u0105, to rozw\u00f3j super wytrzyma\u0142ych materia\u0142\u00f3w w skali nano.<\/p>\n

    \nUniwersytet Stanu Floryda planuje w tym roku wydzieli\u0107 sp\u00f3\u0142k\u0119, kt\u00f3ra podejmie si\u0119 pr\u00f3by skomercjalizowania prze\u0142omu przy u\u017cyciu w\u0119glowych nanorurek. Uniwersyteccy naukowcy s\u0105 przekonani, \u017ce uda\u0142o im si\u0119 opracowa\u0107 now\u0105 technologi\u0119, kt\u00f3ra umo\u017cliwi handlowe wytwarzania arkuszy w 50 do 100 procent wype\u0142nionych w\u0119glowymi nanorurkami. Do tej pory w\u0119glowe nanorurki s\u0105 jedynie stosowane w tworzywach sztucznych, w obci\u0105\u017ceniach 2 do 3 procent, poniewa\u017c maj\u0105 tendencj\u0119 do splatania i sklejania przy du\u017cych obci\u0105\u017ceniach.<\/p>\n

    \nProfesor Ben Wang poinformowa\u0142 Design News<\/em>, \u017ce gdy wystawia rurki na wysoki magnetyzm, ustawiaj\u0105 si\u0119 one w jednym kierunku, jak \u017co\u0142nierze w czasie \u0107wicze\u0144. Ponadto twierdzi, \u017ce udaje mu si\u0119 wytworzy\u0107 pewn\u0105 szorstko\u015b\u0107 powierzchni, co umo\u017cliwia nanorurkom przyleganie do materia\u0142u matrycy, jak na przyk\u0142ad epoksydu. W rezultacie nanorurki mog\u0105 zast\u0105pi\u0107 w\u0142\u00f3kna w\u0119glowe w konstrukcji z kompozyt\u00f3w? lecz osi\u0105gane wyniki s\u0105 znacznie bardziej osza\u0142amiaj\u0105ce.<\/p>\n

    \nMo\u017cliwe jest wytworzenie niezwykle cienkich arkuszy zawieraj\u0105cych nanorurki ?nazwanych ?buckypaper? (papier bucky<\/em>). Nazwa ?Bucky? pochodzi od Buckminster Fuller, kt\u00f3ry przewidzia\u0142 kszta\u0142ty dzisiaj zwane fulerenami. U\u0142o\u017cenie sterty sk\u0142adaj\u0105cej si\u0119 z setek arkuszy takiego ?papieru? umo\u017cliwi otrzymanie materia\u0142u kompozytowego 10 razy l\u017cejszego, lecz jednocze\u015bnie 500 razy silniejszego ni\u017c arkusz stali w\u0119glowej o podobnym wymiarze. Jedn\u0105 z najbardziej zainteresowanych sp\u00f3\u0142ek jest Lockheed Martin. W odr\u00f3\u017cnieniu od CFRP, nanorurki w\u0119glowe przewodz\u0105 elektryczno\u015b\u0107 podobnie jak mied\u017a lub krzem i rozpraszaj\u0105 ciep\u0142o w podobny spos\u00f3b jak stal czy mosi\u0105dz.<\/p>\n

    \nNanoglinki ju\u017c s\u0105 dost\u0119pne w u\u017cytku handlowym i wykazuj\u0105 do pewnego stopnia pewne zalety zwi\u0105zane z nano rozmiarami ze wzgl\u0119du na ich bardzo wysoki wska\u017anik obszaru powierzchniowego do wagi.<\/p>\n

    \nNavistar zast\u0119puje szklane mikrosfery w maskach silnika ci\u0119\u017car\u00f3wek wype\u0142niaczami z nanoglinek, zmniejszaj\u0105c wag\u0119 o 9,5 kg, czyli o 20 procent oryginalnej wagi. Oszcz\u0119dno\u015bci wagi przek\u0142adaj\u0105 si\u0119 na 2 miliony rocznie lepszej rentowno\u015bci w postaci dochod\u00f3w<\/em> – twierdzi Edward Zenk, starszy in\u017cynier ds. rozwoju w grupie International Trucks and Engine firmy Navistar w Warrenville, IL. Umo\u017cliwia to za\u0142adowanie dwudziestu jeden wi\u0119cej produkt\u00f3w masowych na ci\u0119\u017car\u00f3wk\u0119 na tras\u0119 bez przekroczenia narzuconych ogranicze\u0144 drogowych.<\/em><\/p>\n

    \nNavistar nazywa now\u0105 technologi\u0119 ?wytrzyma\u0142ymi lekkimi pokrywami silnika z laminatu SMC,? przy czym SMC oznacza elementy kompozytowe w postaci arkuszy (ang. sheet molding compound<\/em>), wytworzone w procesie formowania t\u0142ocznego, wykorzystuj\u0105ce \u017cywice i wype\u0142niacze poliestrowe. SMC to ta sama technologia, kt\u00f3ra zosta\u0142a zast\u0105piona w masce silnika Corvette w\u0119glowymi w\u0142\u00f3knami kompozytowymi.<\/p>\n

    \nKonieczne by\u0142o wyeliminowanie nieorganicznych wype\u0142niaczy w celu zmniejszenia wagi<\/em> ? stwierdza Helena Twardowska, starszy naukowiec w Ashland w Dublinie, Ohio. Nanoglinki to bardzo skuteczny wype\u0142niacz ze wzgl\u0119du na bardzo du\u017cy obszar powierzchniowy wynosz\u0105cy 740 m2\/g, co umo\u017cliwia obni\u017cenie wska\u017anik\u00f3w wype\u0142niacza z zakresu od 150 do 200 cz\u0119\u015bci wagowych do 25 – 50 cz\u0119\u015bci wagowych.<\/p>\n

    \nNanoglinki maj\u0105 dodatkowe korzystne w\u0142a\u015bciwo\u015bci. Jedn\u0105 z nich jest lepszy wsp\u00f3\u0142czynnik gi\u0119tny i g\u0142adko\u015b\u0107 powierzchniowa. Przy wysokich temperaturach wsp\u00f3\u0142czynnik materia\u0142\u00f3w wzrasta o 20 procent. Powierzchnia z mikrosfer szklanych, kt\u00f3re by\u0142y do tej pory w wielu przypadkach stosowane dla lekkich kompozyt\u00f3w SMC, po piaskowaniu mo\u017ce okaza\u0107 si\u0119 trudna do pomalowania.<\/p>\n

    \nKoszt surowca lekkich kompozyt\u00f3w SMC jest o 15 procent wy\u017cszy ni\u017c standardowy SMC, kt\u00f3ry ma ci\u0119\u017car w\u0142a\u015bciwy r\u00f3wny 1,9. Na przyk\u0142ad aluminium mog\u0142oby umo\u017cliwi\u0107 wytworzenie cz\u0119\u015bci o tej samej wielko\u015bci przy nieco wi\u0119kszych oszcz\u0119dno\u015bciach wymiarowych (11,8 w por\u00f3wnaniu do 9,5 kg), lecz jego koszt wynosi\u0142by ponad dwa razy wi\u0119cej ni\u017c koszty standardowego SMC.<\/p>\n

    \nMikroin\u017cynieria stanowi\u0107 b\u0119dzie post\u0119p technologiczny, kt\u00f3rego znaczenie b\u0119dzie coraz wi\u0119ksze, zw\u0142aszcza w technologii narz\u0119dzi medycznych.<\/p>\n

    \nNajbardziej rozpowszechnionym b\u0142\u0119dnym mniemaniem dotycz\u0105cym mikroformowania jest za\u0142o\u017cenie, \u017ce przypomina makroformowanie<\/em> – twierdzi Donna Bibber, prezes, Micro Engineering Solutions, Charlton City, MA. Nie jest to prawd\u0105. Jest po prostu zupe\u0142nie inne. Projekty s\u0105 r\u00f3\u017cne i narz\u0119dzia s\u0105 r\u00f3\u017cne, podobnie jak procesy i protoko\u0142y pomiarowe. Nie mo\u017cna wytworzy\u0107 czego\u015b, czego nie mo\u017cna obmierzy\u0107<\/em> – stwierdza Bibber. Konieczna jest mo\u017cliwo\u015b\u0107 potwierdzenia, \u017ce cz\u0119\u015b\u0107 otrzymywana z formy odpowiada wymaganiom.<\/em><\/p>\n

    \nUrz\u0105dzenia medyczne to przyk\u0142ad komponent\u00f3w, kt\u00f3re ci\u0105gle staj\u0105 si\u0119 coraz mniejsze. David Danitz, wiceprezes odpowiedzialny za badania w Novare Surgical Systems, opowiada, \u017ce nie by\u0142 w stanie znale\u017a\u0107 dostawcy, kt\u00f3ry m\u00f3g\u0142by wytworzy\u0107 mikrocz\u0119\u015b\u0107 przez niego zaprojektowan\u0105 do nowych laparoskopowych instrument\u00f3w chirurgicznych. Bibber podkre\u015bla, \u017ce og\u00f3lnie rzecz bior\u0105c najtrudniejszym aspektem wytwarzania mikrocz\u0119\u015bci, jest wytworzenie narz\u0119dzia, kt\u00f3re mia\u0142oby ogromn\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107. Uzyskanie dobrego narz\u0119dzia to przej\u015bcie 85 procent ca\u0142ej drogi – dodaje.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    W\u0142\u00f3kna i nanorurki w\u0119glowe znacznie polepszaj\u0105 parametry<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_mi_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[53],"tags":[],"class_list":["post-4170","post","type-post","status-publish","format-standard","category-materialy"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4170","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4170"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4170\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4170"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4170"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4170"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}