Témata
Reklama

Náhrada kovů snadno a lehce

V roce 1991 společnost EMS-Grivory uvedla na trh materiály Grivory GV a otevřela tak nové možnosti k náhradě kovů. Od té doby vývoj těchto materiálů nepřetržitě pokračuje a hranice jejich možností jsou tak neustále posouvány.

Termoplastické materiály vyztužené dlouhými vlákny (LFT) představují špičku v této široké skupině materiálů. Navzdory své nízké hmotnosti poskytují podobnou pevnost jako kovy.

Reklama
Reklama
Opěradlo zadního sedadla z materiálu Grilon TSGL-50/4

Skelet z vláken zdokonaluje vlastnosti

Vyztužení materiálu dlouhými vlákny je zdrojem neobyčejných vlastností. Vlákna o délce až 10 mm vytvářejí ve stěnách dílu skelet, který zdokonaluje termomechanické vlastnosti materiálu, přičemž charakteristické vlastnosti polyamidů, jako jsou například chemická odolnost či kvalita povrchu dílů, zůstávají zachovány. LFT materiály tak dosahují vysokých hodnot mechanických vlastností i nad teplotou skelného přechodu materiálu. Skelet z vláken rovněž zvyšuje absorpci energie, je zdrojem vyšších hodnot HDT (Heat Deflection Temperature), lepších vlastností při vysokých i nízkých teplotách a také nižšího sklonu k deformacím dílu vlivem anizotropie smrštění. Z praktických zkušeností vyplývá, že pro dosažení požadovaných mechanických vlastností lze ušetřit cca 10 % vláken v případě LFT materiálů ve srovnání s materiály vyztuženými krátkými vlákny. Díky tomu je možné snížit hmotnost dílu (hustotu materiálu) o cca 9 %. Například Grilamid LCL-3H, tj. polyamid 12 vyztužený 30 % dlouhých skelných vláken, nabízí kombinaci nízké hustoty 1,15 g.cm-3 a vysoké pevnosti 250 MPa.

Dlouhá vlákna vytvářejí vnitřní skelet dílu, který výrazně zvyšuje termo-mechanické vlastnosti materiálu.

Významné úspory hmotnosti

Tyto výhody předurčují LFT materiály k náhradě kovů v náročných automobilových aplikacích, kde hmotnostní a cenová úspora hrají velmi důležitou roli. Jedním z příkladů je opěradlo zadního sedadla pro model Audi A8, jež je vyrobeno z Grilonu TSGL-50/4 (PA66 vyztužený 50 % dlouhých skelných vláken). Tento materiál poskytuje enormně vysoké hodnoty tuhosti i při vyšších teplotách a také zaručuje vysokou houževnatost při prasknutí, což je velmi důležité pro ochranu zdraví cestujících při bočním nárazu do auta. Vysoká vrubová houževnatost a velmi nízká náchylnost k deformacím završují tento výjimečný materiálový profil.

Překročení hranice pevnosti 300 MPa

V rámci dalšího vývoje materiálů vyztužených dlouhými vlákny společnost EMS-Grivory neustále zlepšuje jejich vlastnosti podstatné pro náhradu kovů. Tím se rozšiřuje i pole jejich použitelnosti. Díky použití nově vyvinutých skelných rovingů bylo možné poprvé vyvinout materiál pro vstřikování (Grivory GVL-6H HP), který bez použití uhlíkových vláken překračuje hranici pevnosti materiálu 300 MPa (zkouška v tahu podle ISO 527). Nově vyvinuté rovingy mají odlišnou geometrii, a tedy jiný poměr délky k tloušťce vlákna (v každé granuli jsou orientována tato vlákna o délce 10 mm). S jejich použitím lze dosáhnout i lepší kvality povrchu dílů. Materiály vyztužené výše popsanými skelnými vlákny tak nabízejí kombinaci vynikající kvality povrchu dílů a neobyčejných mechanických vlastností.

Pásky nekonečných vláken (dodávány na cívkách) lze upravovat na potřebné délky a zakládat do formy pro výrobu daného dílu. Na tomto obrázku je vidět demonstrační díl, jenž je výsledkem společného vývoje s technickou univerzitou v Rapperswilu (Švýcarsko).

Eliminace slabých vlastností

EMS Tape Technology (ETT) je další novou možností pro vytvoření lehkých konstrukcí. Jedná se o orientovaná nekonečná vlákna, jež jsou zcela impregnována a dodávána ve formě pásek. Díky jejich použití může být například silně zvýšena pevnost studeného spoje na dílu. Tato technologie byla vyvinuta ve spolupráci s technickou univerzitou v Rapperswilu (Švýcarsko). Použití jedné pásky (ETT) na demonstračních dílech ukázalo až dvojnásobné zvýšení pevnosti v oblastech studených spojů. Naměřené hodnoty pevnosti v ohybu byly prakticky nezávislé na struktuře dílu, na větší či menší orientaci vláken nebo dokonce na oslabení studeného spoje. Dlouhodobé mechanické vlastnosti při „creepovém“ a únavovém namáhání byly rovněž zlepšeny.

Porovnání maximálního napětí (pevnosti) dílů nevyztužených a vyztužených nekonečnými vlákny

S vývojem těchto nových materiálů EMS-Grivory rozšiřuje své portfolio produktů vyztužených dlouhými vlákny a otevírá tak nové možnosti jejich použití.

David Hájek

CZFP

david.hajek@emschem.cz
www.emschem.cz

Reklama
Firmy
Související články
Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

Lehký materiál s vysokou schopností absorpce energie

ARPRO je materiál vhodný pro řízení energie nárazu, který se vyznačuje unikátní kombinací vlastností, jako jsou schopnost absorpce energie, strukturální pevnost při velmi nízké hmotnosti, chemická odolnost, dobré tepelně- a zvukověizolační vlastnosti a recyklovatelnost.

Nový materiál ASA pro 3D tisk v osmi různých barvách

Společnost MCAE Systems, oficiální distributor firmy Stratasys, rozšířila nabídku materiálů pro 3D tisk o nové digitální materiály a také o termoplast ASA dostupný v osmi barvách. ASA nyní nabízí nejširší barevnou škálu ze všech materiálů pro technologii FDM.

Související články
Plastové materiály v reflexi K 2013

Inovační dopad exponátů prezentovaných na düsseldorfském veletrh plastů K do praktických aplikací, zejména zajímavých plastových materiálů, je aktuální nejen půl roku po skončení akce, kdy vám tento článek přinášíme, ale má časový přesah dalece větší. Aplikace automobilových plastů jsou možná divácky atraktivnějšími na autosalonech, avšak ty zajímající všechny jsou nové lehké materiály pro úsporu energie, šetřící jim kapsu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Plasty pomáhají modernizovat strojírenství

S pokračujícím vývojem nových materiálů se mění i materiálová skladba strojírenských výrobků a zařízení. V současné době si již nelze rozvoj téměř všech strojírenských odvětví bez použití plastových materiálů představit. Vývoj pak ukazuje, že plasty budou hrát ve strojírenství stále významnější úlohu.

Plasty a kompozity v inovaci strojírenských výrobků

Plasty a kompozity s polymerní matricí přinesly revoluci v materiálových přístupech ke konstrukci strojírenských výrobků a zařízení. Nepřetržitě probíhající materiálové inovace v oblasti plastů a kompozitů spoluvytvářejí inovativní řešení ve strojírenství. Reagují na potřeby strojírenského průmyslu a stávají se kontinuálním procesem s jasnou perspektivou do budoucna.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Nové možnosti průmyslového využití plastů

Supertechnopolymery představují nejnovější a nejvyspělejší článek ve vývoji polymerových materiálů. Od tradičních plastů se liší především vysokým obsahem vyztužujících skelných vláken, případně i přítomností syntetických vláken z aramidu, která dávají supertechnopolymerům výborné mechanické i tepelné vlastnosti. Díky své vysoké odolnosti se tyto moderní inženýrské plasty stále častěji stávají vhodnou alternativou za oceli, přičemž nabízejí i řadu výhod:

Kompozitová kapota sériového vozu Ford Focus

Na říjnovém veletrhu Composite Europe 2012 v Düsseldorfu vystavil Ford první přední kapotu sériového vozu Ford Focus z  CFRP kompozitu z uhlíkových vláken, vyrobenou vysokorychlostním procesem vhodným pro velkosériovou výrobu.

Vyztužené termoplasty v letecké konstrukci

Historie firmy Letov má svůj počátek v listopadu 1918, kdy byl založen státní letecký vojenský podnik nazvaný "Letecký arsenál". Společnost prošla několika etapami, od vývoje a výroby vlastních letounů postupně až k vývoji a výrobě letadlových celků.

Trexel pro vyšší využití procesu MuCell

Americká společnost Trexel inc. po nabytí licencí od Massachusetts Institute of Technology rozvíjí proces MuCell a vyrábí techniku pro vstřikování lehčených materiálů. Koncem února oznámila, že uzavřela partnerství s tchajvanskou firmou CoreTech pro využití jejího simulačního software Moldex3D.

Materiálová řešení vodovodních fitinků

V posledních letech legislativa zpřísňuje předpisy o povoleném obsahu olova v materiálech přicházejících do styku s pitnou vodou. Týká se to především mosazi, tradičního materiálu na výrobu spojovacích součástí vodovodních systémů (fitinků).

Kompletní řešení při výrobě plastových dílů

Kvalita plastového výlisku je závislá na celé řadě faktorů – od přesnosti vstřikovací formy přes teplotu vstřikovaného plastu, čistotu formy a vstřikovacího zařízení při změně barvy či materiálu až po například viditelnost místa vtoku. Bývá řešena zejména s ohledem na zdravotnické či potravinářské požadavky. Technologie vstřikování plastů je velmi komplexní obor, kdy se na výsledku podílejí celé týmy. Samotný návrh formy se všemi potřebnými komponenty, tak aby výsledkem byl přesný výlisek, je doslova fundamentální pro konečný zisk.

O plastech v kontrastech

Plasty jsou nedílnou součástí novodobé společnosti, výrazně se podílejí na technickém rozvoji, zlepšování kvality života i zdraví lidstva. Vyznačují se unikátní kombinací materiálových vlastností, od kovů se výrazně odlišují, ale v něčem jsou si vzájemně podobné. Chemická podstata plastů však vyvolává ve společnosti i kontroverzní reakce na jejich použití.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit