Súlyos téma III.

A szálas polimer technológia kiválóan alkalmazható a repülőgépgyártás, az autógyártás és a szélerőművek gyártása során. Van azonban egy eddig nem említett hátránya: megmunkálása komplikált és költséges, hiszen ahhoz javarészt még mindig szükség van a kézi erő nagyarányú alkalmazására. Ezért fáradoznak a kutatók oly sokat a gyártás automatizálásán.

A Fraunhofer Intézet Gyártástechnológia laboratóriumának kutatói kifejlesztettek egy eljárást, mellyel az előállítás teljes mértékben automatizálttá tehető: a szénszálakat kilométeres hosszúságú, termoplasztikus polimerekbe integrált kötegekké alakítják. A szalagokat több rétegben egymásra halmozzák, majd lézerrel megolvasztják és préseléssel kompakt struktúrává alakítják. Így stabil komponensek állíthatók elő.

Hogy a szálerősített műanyagból készült alkatrészek terhelhető, a majdani használathoz legmegfelelőbb kötését kialakítsák, optimalizált, üzemi ragasztási technológiák szükségesek. Eddig a szálerősített műanyagok illesztését leginkább filmragasztókkal vagy hőre keményedő ragasztókkal oldották meg. Az autoklávban a kötések nyomás és hő hatására megkeményednek. Problémát jelent azonban, hogy az autoklávok mérete határos: teljes repülőgépszárnyak nem férnek bele. A Fraunhofer Intézet Gyártástechnológia és Alkalmazott Anyagkutatási Laboratóriumának munkatársai azonban olyan ragasztót állítottak elő, mely már alacsonyabb hőmérsékleten is megkeményedik, így feleslegessé teszi az autoklávok alkalmazását és a nagyobb alkatrészek kezeléséhez is megfelelő megoldást biztosít.

A szálerősített anyagból készült elemek lézerrel is ragaszthatók: ha egy infravörös fényt kibocsátó lézerrel az anyagok felületét megolvasztjuk, a részelemek összepréselésével különösen stabil kötés alakítható ki. Ezt az új technológiát, mely az üveg- és szénszálas műanyagok megmunkálásához egyaránt használható, a Fraunhofer Lézertechnológia Laboratóriumában fejlesztették.

A kevert anyagok könnyebbé teszik az autókat

Az anyagok megfelelő kombinációja a súlycsökkenés mellett jelentős stabilitásnövekedést eredményez. Amíg az autógyártásban a tömegtermelés szintjén elterjednek a szálerősített kompozitok, sok víz fog lefolyni a Dunán. Addig is az autógyártók egy intelligens anyagkeverékkel oldják meg a tömegcsökkentést. A SuperLightCar nevet viselő uniós projektben, kutatók és ipar szorosan együttműködve olyan karosszériát fejlesztett, mely egyharmadával könnyebb a ma alkalmazásban lévő technológiával előállíthatónál. A tudósok – nem meglepő módon - valamennyi karosszériaelem előállításához olyan anyagot választottak, mellyel a lehető legnagyobb súlycsökkentés mellett még éppen meg lehet felelni az adott terhelési követelményeknek. A célkitűzés egy vas, alumínium, magnézium és szálerősített kompozitok keverékéből álló karosszériát eredményezett.

Hasonló elképzelésen alapul a Lotus legújabb technológiája is. Tavasszal bemutattak egy könnyűépítésű tanulmányt, mellyel a Toyota Venza mintájára demonstrálták, hogyan csökkenthető a karosszéria súlya 38 százalékkal. Így a karosszériához 37 százalék alumíniumot, 30 százalék magnéziumot, 21 százalék szálerősített műanyagot és 7 százalék nagyszilárdságú acélt használtak fel. Ezzel az átlagfogyasztást 23 százalékkal sikerült csökkenteniük.

A ragasztásnak köszönhetően tehát új anyagkombinációk beépítésére is lehetőség van. A „tarka” elemek, vagyis több anyag egymáshoz illesztésének megvalósítása azonban csak a legmodernebb ragasztási technológiákkal lehetséges. Olyan eljárásokkal, melyekkel elérhető az üveg és az acél, az alumínium és a magnézium, vagy a szálerősített kompozitok és a fém közötti stabil kapcsolat létrejötte. Ezek a technikák ugyanakkor olyan további funkciók integrálására is lehetőséget biztosítanak, mint a rezgéscsillapítás, az elektromos izoláció vagy a korrózióvédelem.

A rugalmas illesztési technika azon túl, hogy kitűnően alkalmazható mechanikus kötési eljárások mellett - mint például a csavarozás, a szegecselés, vagy a ponthegesztés - a járművek merevségét is jelentősen növeli. A ponthegesztést a ragasztással kombinálva pedig – tesztek során, oldalütközés hatására – 25 százalékkal csökkent a B-oszlop deformálódása a referenciákhoz viszonyítva.
 

Forrás: www.scinexx.de 

Varga Balázs