Hímzés, szövés vagy tekercselés - a szénszálak feldolgozásának művészete - VDI nachwärts
A müncheni Deutsches Museum különleges kiállítást rendezett az Anyagszénnek Új Technológiai Központjában. A kurátorok bemutatják, hogyan készülnek az autóépítés, az űrhajózás vagy az orvostechnika alkatrészei műanyag szálakból, és az élet mely más területein széntartalommal megerősített műanyagok hódítanak meg a jövőben.
A BMWi3 karosszériája az első teljesen automatizált, sorozatgyártású, szénből készült utaster.
Fotó: Deutsches Museum
Szinte mindenkinek köze volt a szénhez: ezek olyan pulóverek vagy takarók, amelyeket többek között Dralon vagy Dolan márkanéven árulnak. Addig a szén a mindennapi tárgyak kiindulási anyaga.
Kemény anyag: szén - a jövő anyaga. 2015. január 10-ig München, Deutsches Museum, Új Technológiai Központ, Múzeum-sziget 1, naponta 9-17 óra között.
Poliakrilnitrilből (PAN) készült, szembetűnő fekete fonallal kezdődik. A PAN egy folyékony műanyag, amelyet kőolajból nyernek és 68% szénből áll - ez az élő (baktériumoktól az emberekig) és az élettelen (gyémánt) alapja. A fennmaradó PAN komponensek nitrogén (26%) és hidrogén (6%).
Míg a textíliák csak 40 ° C-ig képesek ellenállni, és nem képesek elviselni a savakat, a szénszál-erősítésű alkatrészek csúcstechnológiás termékek, amelyek ellenállnak a húzó- és hajlítószilárdságnak, méretileg stabilak, hőállóak és vegyszerállóak.
A kiállítás centrifugálással, mosással és szárítással kezdődik: Kezdetben egy szál jön létre, ez lesz szál, végül a szálak kötegekké egyesülnek. Ezután tekercseléssel, stabilizálással és karbonizálással folytatódik. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a szálakat rövid ideig 800 ° C és 1500 ° C közötti hőmérsékletnek teszik ki. Ennek eredményeként a molekulaláncok szabályos létraszerű szerkezetekké szilárdulnak: A folyékony PAN szálak szilárd szénszálakká változtak.
Vitrinek sora szemlélteti, hogyan lehet ebből az anyagból egy stílusos fekete hegyikerékpár kormányt előállítani: egy fonógép robotral együttműködve a szénszálakat csőszerű textilszerkezetké dolgozza fel.
Ezután az alkatrészt egy formába helyezik, és áztatják vagy beborítják egy hordozóanyaggal (mátrix). Ez egy edzett és formájú folyékony műanyag: a kormány készen áll, és csak csiszolni és csiszolni kell.
A látogatók a következő kiállítási állomáson kipróbálhatják a szénszál-erősítésű műanyagok (CFRP) tulajdonságait: három CFRP-ből, acélból és alumíniumból készült rúd áll rendelkezésre. Ugyanolyan súlyú CFRP erősebb, mint a két klasszikus ipari anyag. Ez azt jelenti, hogy azonos súly esetén a CFRP alkatrészek nagyobb terhelést képesek hordozni, vagy más anyagokat pótolhatnak, és ezáltal hozzájárulhatnak a tömeg csökkentéséhez.
Szövés, hímzés, tekercselés vagy fektetés - a CFRP iránti érdeklődés a textilipar klasszikus feldolgozási módszereihez vezetett reneszánszát. Az eredmény: "A mérnököknek meg kell tanulniuk, hogy ne lemezzel, hanem szálakkal dolgozzanak" - mondja Rainer Kehrle, a kiállítást a Deutsches Múzeummal közösen tervező Carbon Composites e.V. "MAI Carbon" vezető klaszter kezdeményezésének ügyvezető igazgatója.
Az összetett tulajdonságok a mátrixtól függenek, és a felhasználó igényeihez igazíthatók: függetlenül attól, hogy ez a jövőbeli segédrakéta (emlékeztető), amely az Ariane hordozórakétát további tolóerővel látja el és 2000 ° C hőmérsékletnek ellenáll, vagy jármű -Fék kerámia alkatrészekkel, amelyeknek 1000 ° C-on továbbra is tökéletesen kell működniük Repüléstechnika, autóipar, orvostechnika vagy bútorgyártás - számos iparág értékeli a csúcstechnológiájú anyagokat, mert megtartja formáját, rendkívül könnyű (üzemanyagot takarít meg) és nem korrodálódik. Az orvostechnikának is előnyös a CFRP. A lábprotézis modellje megmutatja, hogy a CFRP-ből készült alkatrészeket hogyan kombinálják a hidraulikus elemek. A kifinomult elektronika lehetővé teszi a beteg számára, hogy a szokásos módon mozogjon.
De a kevésbé bonyolult segédeszközök, mint például az ortopéd lábszalag, optimálisan alkalmazhatók a sérült lábidegekkel rendelkező betegek testalkatához.
Még a bútorgyártás is új lendületet kap a CFRP-től: a drezdai Leibniz Polimer Kutatóintézet terméktervező tanfolyamának hallgatói egy új számítógépes program segítségével kiszámolták a széklet optimális szerkezetét. Egy hímzőgép lefektette és rögzítette a szálakat, mielőtt a félkész terméket székletgé formálták volna és műanyagba burkolták volna. A Carbon Show kurátorainak fontos megmutatni, hogy a CFRP anyagok új konstrukciókat tesznek lehetővé, és átvehetik a hagyományos anyagok funkcióit. „A CFRP kor még nem kezdődött el. Az ipar továbbra is automatizált folyamatokon dolgozik, hogy a CFRP-t nagy sorozatban dolgozza fel ”- hangsúlyozza Rainer Kehrle.
A mérnökök számára ez azt jelenti, hogy jobb vagy új módszereket kell kifejleszteniük a termékek tervezéséhez vagy az szilárdság kiszámításához, valamint megfelelő gyártási eljárásokat, például a fűtési folyamatok vezérléséhez.
VDI news compact
Minden, amit tudnia kell egy pillanat alatt. Minden pénteken ingyenes a postaládádban. Összeállítottuk a számodra legrelevánsabb híreket a technika világából, hogy ne hagyj ki semmit.