Érzékelők nélkül

Az új fejlesztésű műanyaggal érzékelők felhasználása nélkül is előállíthatóvá válnak olyan nagyobb méretű alkatrészek, melyek karakterisztikáját folyamatosan ellenőrizni szükséges. A Fraunhofer Intézet kutatói a legkülönfélébb anyagokkal kívánják ötvözni fejlesztésüket, hogy az a lehető legszélesebb körben bevethető legyen.

Adatokat kell gyűjteni például a szélerőművek szélkerekeinek aktuális állapotáról, hogy kontrollálni lehessen, milyen széljárás mellett teljesítenek optimálisan, mekkora terhelést képesek elviselni, szükség van-e bizonyos elemek javítására vagy cseréjére. A természeti erők persze nemcsak a szélkerekeket teszik folyamatosan próbára. A repülőgépek szárnyai is kiugróan magas terhelés alatt teljesítenek, de említeni lehetne megannyi alkatrészt, mely biztonsági kockázata miatt, vagy egyszerűen a megfelelő kihasználtság eléréséért állandó figyelmet igényel.
 
Az egyes alkotók terhelésének mértékét napjainkban az elemekbe épített vagy a felületükre illesztett érzékelőkkel mérik. Ezek a felügyelő szenzorok a húzó és nyomóterheléseket általában egy meghatározott, leginkább apró területre vonatkozóan regisztrálják. Amennyiben egy alkatrész átfogóbb vizsgálatára van szükség, a szakemberek az adatokat több szenzor egyidejű hálózatba kötésével nyerik.

A Fraunhofer Intézet Gyártástechnológia és Anyagkutató laboratóriumának kutatói most lényegesen egyszerűbb megoldást találtak a nagyobb, komplexebb alkatrészek vizsgálatának lebonyolításához. Egyszerűen olyan kompozit anyagot fejlesztettek, mely szenzorikus tulajdonságokkal rendelkezik és az alkatrészek gyártási folyamata során könnyűszerrel az elem anyagába integrálható. Az új matéria fém és műanyag ötvözése, ún. polimer-fém kompozit. Gyártásához többféle műanyag szolgálhat mátrixanyagként, így költséghatékonyan lehet a legkülönfélébb területeken bevethető változatot gyártani belőle, ugyanakkor pozitívum, hogy a ma alkalmazott műanyagipari berendezésekkel – extrudálással és fröccsöntéssel – is előállítható.

További előnye, hogy viszonylag alacsony a súlya, illetve a fém alkalmazásának köszönhetően kiváló az áram- és hővezető képessége. A kutatók viszkózus folyadék formájában, a jövőben bonyolult geometriájú elemek felületére szórva, egyfajta bevonatként is használhatónak tartják. A polimer-fém kompozit kiváló szenzorikus tulajdonságát a magas fémtartalomnak és a különleges keverési eljárásnak köszönheti. „Szükség szerint a fém tömegszázalékos aránya akár a 90 százalékot is elérheti” - mondta Arne Haberkorn, a kompozitok fejlesztéséért felelős projektvezető. Amikor üzem közben terhelések érik az anyagot, a kompozit elektromos ellenállása megváltozik. „Az ebből származó jeleket kábelen keresztül egyszerűen egy mérőberendezésbe vezetjük, és az adatokat kiértékeljük.”

Nagy kihívást jelentett Haberkorn professzor és kollégái számára olyan eljárás fejlesztése, mellyel különböző fémes anyagokat azonos feltételek szerint tudnak elegyíteni folyékony műanyagokkal. De sikerült: az új eljárással a polipropilén éppúgy vegyíthető, mint például a poliamid. „Az általunk fejlesztett polimer-fém kompozit a legkülönfélébb műanyagokkal kombinálható – szilárd és hőálló elemekhez éppúgy alkalmazható, mint a puha és rugalmas alkatrészekhez.” Az előállítás metódusát a kutatócsoport különböző prototípusok legyártásával már bizonyította, a november 9-12. között megrendezésre kerülő müncheni „Elektronika 2010” kiállításon pedig be is mutatják.

Forrás: www.scinexx.de

Varga Balázs