W zastosowaniach, w których konsument jest użytkownikiem końcowym, materiały kompozytowe zazwyczaj muszą spełniać określone wymagania estetyczne. Jednakżemateriały wzmocnione włóknemsą równie cenne w zastosowaniach przemysłowych, gdzie odporność na korozję, wysoka wytrzymałość i trwałość są czynnikami decydującymi o wydajności. #Podręcznik zasobów#Funkcja#Prześlij
Chociaż zastosowanie materiałów kompozytowych w wysokowydajnych segmentach rynku, takich jak przemysł lotniczy i motoryzacyjny, często przyciąga uwagę szerokiego grona odbiorców, faktem jest, że większość zużywanych materiałów kompozytowych jest wykorzystywana w elementach o niskiej wydajności. Do tej kategorii zalicza się rynek przemysłowy, gdzie właściwości materiałów zazwyczaj kładą nacisk na odporność na korozję, warunki atmosferyczne i trwałość.
Trwałość to jeden z celów firmy SABIC (z siedzibą w Rijadzie w Arabii Saudyjskiej), która ma swoją siedzibę w zakładzie produkcyjnym Op Zoom w Bergen w Holandii. Zakład rozpoczął działalność w 1987 roku i przetwarza chlor, silne kwasy i zasady w wysokich temperaturach. Jest to wysoce korozyjne środowisko, a rury stalowe mogą ulec awarii w ciągu zaledwie kilku miesięcy. Aby zapewnić maksymalną odporność na korozję i niezawodność, firma SABIC od samego początku wybrała tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (GFRP) jako kluczowy element rur i urządzeń. Udoskonalenia materiałowe i produkcyjne wprowadzane na przestrzeni lat doprowadziły do ​​powstania elementów kompozytowych. Żywotność została wydłużona do 20 lat, dzięki czemu nie ma potrzeby częstej wymiany.
Od samego początku firma Versteden BV (Bergen op Zoom, Holandia) korzystała z rur, pojemników i komponentów z żywicy GFRP firmy DSM Composite Resins (obecnie należącej do AOC, Tennessee, USA i Schaffhausen, Szwajcaria). W zakładzie zainstalowano łącznie od 40 do 50 kilometrów rurociągów kompozytowych, w tym około 3600 odcinków rur o różnych średnicach.
W zależności od konstrukcji, rozmiaru i złożoności elementu, elementy kompozytowe są produkowane metodą nawijania włókien lub układania ręcznego. Typowa struktura rurociągu składa się z wewnętrznej warstwy antykorozyjnej o grubości 1,0–12,5 mm, która zapewnia najlepszą odporność chemiczną. Warstwa strukturalna o grubości 5–25 mm zapewnia wytrzymałość mechaniczną; powłoka zewnętrzna ma grubość około 0,5 mm, co chroni środowisko fabryczne. Wkładka zapewnia odporność chemiczną i działa jako bariera dyfuzyjna. Ta bogata w żywicę warstwa jest wykonana z welonu szklanego C i maty szklanej E. Standardowa grubość nominalna wynosi od 1,0 do 12,5 mm, a maksymalny stosunek szkła do żywicy wynosi 30% (w stosunku do masy). Czasami barierę antykorozyjną zastępuje się wkładką termoplastyczną, aby zapewnić większą odporność na określone materiały. Materiał wkładek może obejmować polichlorek winylu (PCW), polipropylen (PP), polietylen (PE), politetrafluoroetylen (PTFE), polifluorek winylidenu (PVDF) i etylen-chlorotrifluoroetylen (ECTFE). Więcej o tym projekcie można przeczytać tutaj: „Rurociągi odporne na korozję na duże odległości”.
Wytrzymałość, sztywność i lekkość materiałów kompozytowych stają się coraz bardziej korzystne w samym sektorze produkcyjnym. Na przykład CompoTech (Sušice, Czechy) to zintegrowana firma usługowa, która zajmuje się projektowaniem i produkcją materiałów kompozytowych. Zajmuje się zaawansowanymi i hybrydowymi zastosowaniami w nawijaniu włókien. Opracowała ramię robota z włókna węglowego dla Bilsing Automation (Attendorn, Niemcy) do przenoszenia ładunku o masie 500 kilogramów. Ładunek i istniejące narzędzia ze stali/aluminium ważą do 1000 kg, ale największy robot pochodzi od KUKA Robotics (Augsburg, Niemcy) i może udźwignąć tylko do 650 kg. Alternatywa w całości wykonana z aluminium jest nadal zbyt ciężka, dając udźwig/masę narzędzia na poziomie 700 kg. Narzędzie z CFRP zmniejsza całkowitą masę do 640 kg, co umożliwia zastosowanie robotów.
Jednym z komponentów CFRP dostarczonych firmie Bilsing przez CompoTech jest wysięgnik w kształcie litery T (T-shape boom), czyli belka w kształcie litery T o kwadratowym profilu. Wysięgnik w kształcie litery T jest powszechnym elementem urządzeń automatyki, tradycyjnie wykonanych ze stali i/lub aluminium. Służy do przenoszenia części z jednego etapu produkcji na drugi (na przykład z prasy do wykrawarki). Wysięgnik w kształcie litery T jest mechanicznie połączony z drążkiem T, a ramię służy do przenoszenia materiałów lub niedokończonych elementów. Najnowsze postępy w produkcji i projektowaniu poprawiły wydajność fortepianów CFRP T pod względem kluczowych cech funkcjonalnych, z których najważniejsze to drgania, ugięcie i odkształcenie.
Taka konstrukcja redukuje wibracje, ugięcia i odkształcenia w maszynach przemysłowych, a także pomaga poprawić wydajność samych komponentów i maszyn, które z nimi współpracują. Przeczytaj więcej o boomie CompoTech tutaj: „Composite T-Boom może przyspieszyć automatyzację przemysłową”.
Pandemia COVID-19 zainspirowała kilka interesujących rozwiązań opartych na kompozytach, mających na celu rozwiązanie problemów związanych z tą chorobą. Firma Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Kanada) zainspirowała się poliwęglanowo-aluminiową stacją testową na COVID-19, zaprojektowaną i zbudowaną przez Brigham and Women's Hospital (Boston, Massachusetts, USA) na początku tego roku. Firma Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Kanada) opracowała własną, lżejszą wersję, wykorzystującą materiały kompozytowe wzmocnione włóknem szklanym.
Kabina IsoBooth firmy opiera się na projekcie opracowanym pierwotnie przez naukowców z Harvard Medical School, który pozwala lekarzom stać wewnątrz kabiny, oddzielnie od pacjentów, i wykonywać wymazy z rąk w rękawiczkach. Półka lub dostosowana taca przed kabiną jest wyposażona w zestawy testowe, materiały oraz zbiornik z chusteczkami dezynfekującymi do czyszczenia rękawiczek i osłon ochronnych między pacjentami.
Konstrukcja Imagine Fiberglass łączy trzy przezroczyste panele z poliwęglanu z trzema kolorowymi panelami z włókna szklanego/poliestrowego. Panele te są wzmocnione rdzeniem z polipropylenu o strukturze plastra miodu, tam gdzie wymagana jest dodatkowa sztywność. Panel kompozytowy jest formowany i powlekany białym żelkotem na zewnątrz. Panel poliwęglanowy i otwory ramion są obrabiane na frezarkach CNC Imagine Fiberglass; jedynymi elementami, które nie są produkowane na miejscu, są rękawice. Kabina waży około 90 funtów (ok. 40 kg), może być łatwo przenoszona przez dwie osoby, ma 33 cale (ok. 84 cm) głębokości i jest zaprojektowana do większości standardowych drzwi komercyjnych. Więcej informacji na temat tego zastosowania można znaleźć na stronie: „Kompozyty z włókna szklanego umożliwiają lżejszą konstrukcję stanowiska testowego COVID-19”.
Witamy w internetowym wydaniu SourceBook, które jest odpowiednikiem SourceBook Composites Industry Buyer's Guide, wydawanego co roku przez CompositesWorld.
Pierwszy komercyjny zbiornik magazynowy w kształcie litery V, zbudowany przez Composites Technology Development Company, zwiastuje rozwój technologii nawijania włókien w magazynowaniu sprężonego gazu.