Témata
Reklama

Sendvičové konstrukce

Sendviče jsou progresivní konstrukce s vysokou ohybovou pevností a tuhostí při nízké hmotnosti, ale mají i řadu dalších výhod. Uplatnění nacházejí nejen v letecké a dopravní technice, ale i v ostatních průmyslových odvětvích.

Sendvičové konstrukce řadíme k vrstevnatým konstrukcím. Ty jsou tvořeny různými jednoduchými či složenými materiály odlišného charakteru vzájemně pevně spojenými.
Reklama
Reklama
Reklama

Vlastnosti sendviče

Efektivní struktura sendviče je taková, která je tvořena dvěma tuhými a pevnými potahy zatěžovanými tahovými a tlakovými silami a jádrem o relativně nízké hustotě přenášejícím smykové síly mezi potahy.
Sendvičové konstrukce se uplatňují převážně v letecké a dopravní technice, kde se využívá jejich hlavních předností, a to vysoké ohybové pevnosti a tuhosti při nízké hmotnosti. Sendviče však lze nalézt i v ostatních průmyslových odvětvích. Ohybová tuhost a pevnost nejsou jejich jedinými přínosy. Mezi další výhody patří únavová odolnost, odolnost proti šíření trhlin, odolnost proti rázům, tepelná odolnost a odolnost proti ohni, tlumení a tepelná a akustická izolace. Tyto vlastnosti jsou určeny převážně materiálem jádra.

Tuhost a pevnost v ohybu

Ohybová tuhost sendviče je přímo úměrná druhé mocnině její tloušťky. Výhodou je, že se zvětšováním tloušťky sendviče dochází k velmi malému nárůstu jeho hmotnosti - zvětšuje se pouze tloušťka lehkého jádra, které obvykle mívá hustotu okolo 80 kg.m-3. Pevnost v ohybu také roste se vzdáleností potahů, ale při dimenzování sendviče je nutné zároveň posuzovat smykovou pevnost jádra. Obecně lze říci, že pevnost jádra ve smyku roste s jeho hustotou.
O pevnosti sendviče v tlaku ve směru jeho tloušťky rozhoduje především pevnost jádra v tlaku, ale i tuhost a tloušťka potahů. Pevnost v tlaku jádra roste s jeho hustotou.
Z porovnání pevností pěnových a voštinových jader vyplývá, že voštinová jádra mají lepší mechanické vlastnosti než pěnová jádra při stejné hustotě. Ovšem při volbě vhodného jádra sendviče je nezbytné zohlednit všechny faktory.

Tepelná odolnost a odolnost proti ohni

Stejně jako na ostatní strojírenské výrobky i na sendviče jsou kladeny požadavky na tepelnou odolnost. Zde se však musí brát v úvahu tepelná odolnost všech složek sendviče, tj. potahů, jádra i spojovacího lepidla. U tepelné odolnosti také hraje velký vliv tepelná vodivost použitých materiálů. Při vysoké tepelné vodivosti použitých materiálů je ohřev sendviče nižší než při nízké tepelné vodivosti (při ohřevu sendviče pouze na jedné straně). Této vlastnosti se využívá při stavbě kosmických raket, kde se právě z tohoto důvodu používají hliníkové voštiny.
Při návrhu sendvičů pro dopravní techniku je nutné respektovat požadavky oborových konstrukčních předpisů na odolnost proti ohni. Všechny použité materiály musí mít atest, že splňují příslušné předpisy na odolnost proti ohni.

Výrobní možnosti

Sendviče nemusí být pouze rovné desky, ale mohou tvořit i složité plochy s výstupky a prolisy. Pro složitě tvarované sendviče je použití kovových potahů velmi nákladné, proto se zde převážně používají kompozitní potahy.
Požadovaný tvar sendviče ovlivňuje volbu vhodného jádra; například pro zakřivené sendviče je obtížné použít voštinu s hexagonální buňkou, v tomto případě je vhodnější použít voštinu se speciálním tvarem buňky (obdélníkovým, lasturovitým apod.) nebo tepelně tvarovatelnou pěnu.

Příklady konkrétních aplikací

Níže uvedené příklady konkrétních aplikací sendvičů jsou převzaty z výrobního programu firmy Letov-ATG.
Kryt hlavního podvozku letounu Aero Ae-270 je sendvič tvořený kompozitními potahy s uhlíkovými vlákny a pěnovým jádrem. Použití pěny si vynutil složitý tvar dílu s několika prolisy. Při výrobě je nejprve obrobeno pěnové jádro na NC stroji a jsou vlepeny duralové vložky v místech závěsů. Pak je pěnové jádro obaleno několika vrstvami uhlíkového prepregu. Díl je vytvrzen v jedné operaci v autoklávu.
Další aplikací jsou sendviče pro zdravotnická polohovatelná lůžka, která umožňují rentgenovat pacienta přímo na lůžku. Lůžko je tvořeno rámem, ke kterému jsou přišroubovány sendvičové desky. Hlavním požadavkem byl nízký koeficient útlumu pro rentgenové záření, při dostatečné ohybové tuhosti a pevnosti a zároveň při nízké hmotnosti. Tyto nároky splňují pouze kompozitní potahy s uhlíkovými vlákny. Jako jádro byla zvolena pěna, protože má homogenní strukturu a relativně nízký koeficient útlumu pro rentgenové záření. Výsledkem je dostatečně tuhá a pevná sendvičová deska, která umožňuje rentgenovat pacienta menšími dávkami RTG záření při zachování kvality snímků.
Voštinová jádra z hliníkové voštiny byla použita pro sendvičové panely pro nízkopodlažní tramvaj Astra, kde byla požadována vysoká tuhost při nízké hmotnosti. V tomto případě byla zvolena klasická koncepce duralových potahů přilepených k hliníkové voštině fóliovým lepidlem. Panel kryje výsuvnou plošinu, která tvoří bezbariérový vstup do tramvaje a tím umožňuje nájezd invalidního vozíku přímo z nástupiště.
Stejné koncepce, jako je krycí panel pro nízkopodlažní tramvaj Astra, jsou i rovinné desky pro holografické experimenty. Opět jsou tvořeny duralovými potahy přilepenými k hliníkové voštině. Horní potah sendviče má poměrně velkou tloušťku (kolem 5 mm), protože je v něm vytvořen rastr závitových otvorů pro upínání experimentálních zařízení. Tyto sendvičové desky dobře zastupují tradiční žulové stoly při daleko nižší hmotnosti.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 10119
Datum: 31. 01. 2001
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

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.

Související články
Využití výrobků z recyklovaných plastů

Plastové odpady a jejich využití je v současné době velmi diskutovaným tématem. Očista naší země je velice důležitá, protože spousta plastového odpadu končí na skládkách a ve vodách oceánů. Proč tento odpad nezpracovat v rámci recyklace na smysluplné výrobky?

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Aditivní technologie pro Průmysl 4.0

Výrobní stroje pracující na principu aditivních technologií si generují samy vlastní výrobní strategii a dráhy. Nepotřebují zvláštní přípravu výroby. Ta spočívá pouze v umístění výrobku do výrobního prostoru stroje.

Aditivní technologie (nejen) v leteckém průmyslu

3D tisk, neboli aditivní výroba, v dnešních dnech zažívá opravdový boom. Většina firem technického zaměření, které jsou na špičce v oblasti inovací, tuto technologii vlastní, nebo alespoň externě využívá. Obdoba této technologie však není v přírodě nová, ani nijak výjimečná.

Nová generace kompozitních materiálů

Vývoj kompozitů se zaměřuje především na materiály, které lze jednoduše a rychle zpracovat. Právě takovým materiálem je pryskyřice nové generace A.S.SET. Užitnými i zpracovatelskými hodnotami zlepšuje standardní vlastnosti termosetů a zlevňuje výrobu.

Revoluce udržitelnosti: Inovativní materiály zítřka

Ekologické alternativy technických materiálů dnes pronikají napříč nejrůznějšími odvětvími – od stavebnictví přes obaly a módu až po automobilový průmysl. Již dnes je například možné postavit dům z konopného betonu, zabalit elektroniku do myceliového obalu, obléct si oděv z „kůže“ vypěstované z podhoubí nebo jezdit autem, které obsahuje díly z rostlinných biopolymerů.

Synergie: klíč úspěchu

Na to, jak je mladý, už toho ve své profesi dokázal vskutku hodně. Už na začátku vysokoškolského studia začal podnikat v oblasti jachtingu, do čehož spadá například distribuce materiálů pro povrchové úpravy a poradenství. Dnes je Ing. Viktor Brejcha nejen spojován se společností Sea-Line, ale především je specialistou pro kompozitní materiály ve společnosti Siemens Mobility.

Finance pro podnikání - Zaostřeno na úspory energie

„Je lepší dobrý úvěr a podpora úvěru než dotace. Jen tak se prokáže životaschopnost projektu.“ To jsou slova Ing. Vladimíra Fabera, zakladatele a dnes předsedy dozorčí rady české strojírenské společnosti FMP.

Nový pomocník do nástrojárny

Rodinný podnik Lukov Plast z Českého Dubu je profesionální firma s dynamickým vývojem a mnohaletými zkušenostmi. Zaměřuje se na vývoj a výrobu vzhledových i technických plastových dílů a elektro dílů pro automobilový průmysl. Jeho hlavní činností je výroba komponentů či celých sestav slunečních clon. Vlastní výrobu plastových dílů zajišťuje včetně výroby sériových nástrojů. V současné době disponuje 34 vstřikolisy a zhruba 550 vstřikovacími formami a několika montážními linkami.

20 milionů lakovaných klik pro všechny značky automobilů

Moderní doba přináší moderní technologie také do automobilového průmyslu i samotných automobilů. Bezdotykové otvírání např. zadních dveří se již u některých modelů automobilů různých značek objevuje, avšak doba ještě nedospěla k úplnému odstranění vnějších klik k mechanickému otevírání vozu. Společnost WITTE Automotive se orientuje na výrobu zámků a zámkových aretací pro automobily snad všech světových výrobců. V novém závodě v Ostrově u Karlových Varů nedávno uvedla do provozu také velmi moderní lakovací linku právě pro vnější lakované kliky automobilů.

Madla s vyšší přidanou hodnotou

Sklopná madla a ruční kolečka v hygienické bílé nebo v ušlechtilé kombinaci kovů – to jsou nové produkty reagující na potřeby uživatelů.

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