Композиттик материалдарды колдонуу чөйрөсү

Композиттик материалдар эки же андан көп башка материалдарды бири-бирин толуктап жана өркүндөтүп, бирок акыркы продуктта өздөрүнүн уникалдуу мүнөздөмөлөрүн сактап калуу үчүн айкалыштыруу жолу менен даярдалат.

пластикалык барак экструзия машина

пластикти кайра иштетүү үчүн машиналар

Эң сонун иштешинен улам, композиттик материалдар ар кандай тармактарда кеңири колдонулуп келет жана бул макалалардын сериясында композиттик материалдарды колдонуунун негизги тармактары, анын ичинде: аэрокосмостук, автомобиль өнөр жайы, курулуш, энергетика, энергия сактоо, инфраструктура, деңиз, түтүктөр жана сактоочу резервуарлар, спорт жана көңүл ачуу, транспорт жана башка он тармак кеңири каралат.

1

Aerospace

Европанын Airbus жана АКШнын Boeing сыяктуу ири авиациялык OEM компаниялары авиацияда композиттерди кеңири масштабда колдонуу мүмкүнчүлүгүн көрсөтүштү, ал эми NASA ракеталар жана башка космостук кемелер үчүн инновациялык композиттик чечимдери бар композиттик материалдарды өндүрүүчүлөрдү издеп жатат.

Boeing тарабынан иштелип чыккан ар бир жаңы муундагы учактарда композиттик материалдардын үлүшү көбөйүп, Boeing 787 Dreamliner учактарындагы композиттик материалдардын үлүшү 50% дан ашты. Boeing 787 Dreamlinerдин негизги структуралык компоненттери көбүнчө көмүртек буласынан жасалган "сэндвич" композиттеринен жана өнүккөн көмүртек буласынан жасалган ламинаттардан жасалып, эскирген айнек буласынан жасалган композиттерден алыстап баратат.

Башка жагынан алганда, арамид булалары алдыңкы жана арткы четки канаттардын жыйындыларын, ошондой эле өтө катуу, өтө жеңил арабаларды, күйүүчү май бактарын жана полдорун курууда кеңири колдонулат. Мындан тышкары, кеңири таралган матрицалык материалдарга орнотулган жогорку бекемдиктеги жана катуу булалардан турган өнүккөн композиттик материалдар аэрокосмостук өнөр жайда да кеңири колдонулат.

2

Өндүрүү

Композиттик материалдардын эң ири акыркы колдонуу рыногу катары автомобиль өнөр жайы композиттик материалдарга чоочун эмес. Унаалардын дизайнында алдыңкы орунда туруудан тышкары, композиттик материалдар унааларды жеңилирээк жана күйүүчү майды үнөмдүү кылууга жардам берип жатат. Автоунаалар сүрүлүүгө, коррозияга жана температуранын өзгөрүшүнө туруштук бере алган компоненттери бар ишенимдүү, синхрондоштурулган механизмдерди талап кылат.

Дизайндагы же өндүрүштөгү так эместиктер иштин натыйжалуулугуна таасир этет жана өндүрүүчүнүн бизнесине чыгым алып келиши мүмкүн. Металл болотко салыштырмалуу, композиттик материалдардын иштеши автомобиль өнөр жайынын талаптарына жооп берет жана андан ашып түшөт. Бул уникалдуу касиеттерге төмөнкүлөр кирет:

жылуулук кеңейүү коэффициенти төмөн

Форманы сактоо жана ишенимдүүлүк үчүн эң сонун өлчөмдүү туруктуулук

Нымдуу жана кургак шарттарда коррозияга туруктуулук

Кайра-кайра колдонууга туруштук берүү үчүн жогорку сокку күчү

Унаанын жалпы массасын азайтуу үчүн салыштырмалуу жеңил салмак

Жакшыраак үн изоляциясы жана жакшыраак иштөө

Боёого жарамдуулугу, анын ичинде А классындагы беттин талаптарына, боёо жана бышыруу процесстерине жооп берүү мүмкүнчүлүгү

Өндүрүш оңой жана салыштырмалуу арзан

Автоунаалардын ички жана тышкы конструкцияларында композиттик материалдардын типтүү колдонулушу

Композиттик материалдар фаралардын корпустарынан баштап, капоттун астындагы электр жана жылуулук изоляциялоочу компоненттерге, унаанын кузовунун сырткы бөлүктөрүнө, ички конструкцияларына жана жасалгалоочу бөлүктөрүнө чейин бир катар автоунаа конструкциялык бөлүктөрүндө кеңири колдонулуп келет. Автоунаа тетиктеринде композиттик материалдардын кеңири колдонулушу төмөндө келтирилген:

Дефлекторлор жана спойлерлер

алуу коллектору

Батарея кутусу жана капкагы

Бамперлер жана бампер нурлары

Цилиндр баштарынын капкактары (мисалы, клапандар, рокер колдору, кулакчындар)

Терезе/люктун алкагы

Алдыңкы гриль ачуу табагы

алдыңкы фаранын корпусу

Жылуулук коргоочулары (мисалы, кыймылдаткыч, трансмиссия)

Тирөөчтөр жана каптамалар

3

Курулуш сектору

Курулуш коомчулугу композиттик материалдарды түшүнүүдө жана колдонууда олуттуу өсүштү башынан кечирүүдө. Композиттик материалдар архитекторлорго жана дизайнерлерге ири масштабдуу долбоорлордо жогорку натыйжалуулукту жана баалуулукту камсыз кылат, ал эми аларды коммерциялык жана турак жай курулуштарында колдонуу көбөйүүдө.

Жакында жарыяланган макалада Palari Group туруктуу 3D басып чыгарылган коомчулуктарды жана үйлөрдү курат. Mighty Buildings - бул арзан жана туруктуу үйлөрдү куруу үчүн 3D басып чыгарууну, робототехниканы жана автоматташтырууну колдонгон курулуш технологиялык компаниясы. Үйдүн негизги курулуш материалы - бул структуралык, изоляциялык, MEP интеграциясы, аба/нымдуулук/өрт тосмосу жана ички/тышкы жасалгасы бар 3D басып чыгарылган 100% полимердик композиттик панель Mighty Panel. Mighty Buildings заводунда өзүнчө панелдерди басып чыгарып, андан кийин аларды курулуш аянтчасындагы үйлөргө чогултат.

Курулуш иштеринде көмүртек буласынын жогорку бекемдик касиеттери оң роль ойноп жатат. Көмүртек буласы өтө бекем, жумшак жана төшөө оңой, ошондой эле имараттарды жаңы имараттарга окшоштуруу үчүн оңдоо жана бекемдөө үчүн колдонулушу мүмкүн. Көмүртек буласынан жасалган ламинаттар полдордун жана мамычалардын жүк көтөрүмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн кеңири колдонулат. Мындан тышкары, көмүртек буласы жер титирөөнүн зыянына туруктуу, ошондуктан аны жаңы имараттардын конструкциялык бекемдөөсү жана алдын ала жасалган болоттун ордуна колдонсо болот.

4

Энергия сактоо талаасы

Көп функциялуу энергия сактоочу композиттер (MESC) батарея катмарларын конструкцияга киргизүү жолу менен иштелип чыккан, алардын бири-бирине бекитилген закладкалары батарея катмарларын бекитип, механикалык касиеттерди жакшыртууга жардам берет. Эксперименталдык сыноолор көрсөткөндөй, MESCтер башка материалдарга салыштырмалуу электрохимиялык жүрүм-турумга ээ болушу мүмкүн. Баштык клеткаларына салыштырмалуу, MESCтер 60% капсуляция натыйжалуулугунда 15 эсе жогорку механикалык катуулукка жетишет.

Энергияны сактоодо композиттердин башка өкүлчүлүктүү колдонулуштары төмөнкүлөрдү камтыйт:

Аэрокосмос үчүн суутек бактары

Суутек күйүүчү клетка системасы

Табигый композиттик материалдан жасалган батарея

5

инфраструктура тармагы

Тактап айтканда, инфраструктура менен имараттардын ортосунда так айырма жок. Акыркы жылдары жаңы, арзан, жогорку өндүрүмдүү конструкциялык композиттик материалдардын пайда болушу менен инфраструктура курулушу жаңы этапка өттү. Була менен арматураланган пластик (FRP) көптөгөн жүк көтөрүүчү конструкцияларда болотту алмаштыра алат, ошондой эле бетон устундарын ички же тышкы жактан бириктирилген була менен арматураланган пластик (FRP) менен бекемдөө мүмкүн экени далилденген.

Айнек, арамид же көмүртек булаларынан жасалган композиттер бетонду алдын ала чыңоо, андан кийинки чыңоо же арматуралоо үчүн барган сайын көбүрөөк каралууда. Дат баскан арматураны алмаштыруу үчүн, FRP системалары акыры бетон көпүрөлөрдүн палубаларында же башка сырткы бетон пол конструкцияларында колдонулушу мүмкүн.

Коррозияга туруктуулук - көмүртек буласын инфраструктура тармагында мынчалык жагымдуу кылган негизги факторлордун бири. Көмүртек буласы коррозияга жана дат басууга дуушар болбойт, ошондуктан көмүртек буласынан жасалган бетон катмарын бир топ суюлтса болот, анткени болот өзөгү сыяктуу антикоррозияны эске алуунун кажети жок, бул имаратта колдонулган бетондун көлөмүн бир топ азайтат, ошондой эле чыгымдарды азайтуу жана курулуштун жүрүшүн тездетүү, кургатуу убактысын кыскартуу ж.б. сыяктуу башка артыкчылыктарга ээ. Мындан тышкары, жакшы электр өткөрүмдүүлүгүнөн улам, көмүртек буласы электромагниттик тоскоолдуктарды коргоо үчүн колдонулушу мүмкүн, имараттын параметрлери жөнүндө маалыматты бере алат жана акылдуу имараттардын ажырагыс бөлүгү болуп калышы мүмкүн.

6

Жаңы энергетикалык талаа

Кайра жаралуучу энергия булактарында композиттик материалдарды колдонуу туруктуу энергияны колдоно турган конструкцияларды түзүү менен барган сайын маанилүү ролду ойнойт. Металл конструкцияларга салыштырмалуу конструкциянын иштөө мөөнөтүндө төмөн салмак, төмөн транспорт жана орнотуу чыгымдары жана эң негизгиси, төмөн тейлөө чыгымдары композиттерди ири масштабдуу долбоорлор үчүн де-факто материал катары позицияга койду. Үнөмдүү чечимдерди сунуштаңыз.

Шамал турбинасынын калактарынын жеңил жана татаал аэродинамикалык формалары композиттерди тармакта алдыңкы орунга чыгарды, алар калактарды минималдуу эмгек менен үнөмдүү түрдө өндүрүү үчүн иштелип чыккан калыптарды колдонушат. Учурдагы изилдөөлөр жана иштеп чыгуулар кургактагы жана деңиздеги системалар үчүн турбина жана ротор калактары үчүн талап кылынган чоңойтулган өлчөмдү канааттандырууга багытталган.

7

океан талаасы

Ондогон жылдар бою FRP композиттери радомдор жана массалык конструкциялар, суперяхталар, жумушчу кайыктар жана эс алуу кайыктары сыяктуу деңиз колдонмолорунда ийгиликтүү колдонулуп келген. Жакында эле FRP подшипниктер, пропеллерлер, коммерциялык люктар, чыгаруу түтүктөрү жана чатыр конструкциялары сыяктуу анча белгилүү эмес колдонмолордо колдонулуп келет.

Деңиз колдонмолорунда айнек буласынан жасалган композиттерди колдонуу GRP колдонуунун алгачкы маанилүү багыттарынын бири болгон. Ал бир нече тармактарда чоң композиттик конструкцияларды долбоорлоо жана өндүрүү мүмкүнчүлүгүн түп-тамырынан бери өзгөрттү. Кайык Улуу Британияда кол менен куюлган GRP, чайыр куюу, термопластика жана жарыш яхталары үчүн жогорку өндүрүмдүү көмүртек буласынан жасалган препрег сыяктуу ар кандай процесстерди колдонуу менен өндүрүлөт.

Деңиз колдонмолорундагы GRPтин негизги артыкчылыктары:

Айлана-чөйрөгө туруктуулук, анын ичинде чирүүгө туруктуулук, коррозияга туруктуулук ж.б.

Түзүлбөгөн, татаал формадагы структураларды иштетүү мүмкүнчүлүгү

Жүктөө шарттарына ылайыкташтыруу үчүн бекемдикти тууралоо мүмкүнчүлүгү

Мыкты бекемдикке жана салмакка карата касиеттери - GRP деңиз конструкциялары, адатта, эквиваленттүү болот конструкцияларынын жарымына барабар салмакта болот.

аз тейлөө жана оңой оңдоо

сонун узактык

Калак кайыктары башка деңиз курулуштарына караганда композиттик материалдарды кеңири колдонот. Атайын талаптарга байланыштуу колдонулган материалдар типтүү деңиз курулуш материалдары эмес. Максималдуу ылдамдыкта сүзүү жана толкундардын жана деңиз чөйрөсүнүн башка элементтеринин таасирине туруштук берүү үчүн анын дизайнында минималдуу салмак жана максималдуу катуулук абдан маанилүү болгон.

Көмүртек буласы менен бекемделген эпоксиддик композиттер көбүнчө уяча же көбүктүү өзөктүү кемелердин корпустары, рамалары, кильдери, мачталары, стержендери жана жебелери, көмүртек лебедкаларынын барабандары жана валдары үчүн колдонулат. FRP колдонуу ар кандай эл аралык парустук шарттарда иштөөнү жакшыртууга жана навигациялык кемчиликтердин жана бузулуулардын тобокелдигин азайтууга жардам берет.

8

Түтүк системасы талаасы

Композиттик түтүк системалары химиялык заводдордо 25 жылдан ашык убакыттан бери колдонулуп келет. Композиттик материалдарды өнөр жайлык колдонмолордо колдонуу 1970-жылдары кеңири таралган. Бүгүнкү күндө композиттик түтүктөрдү жана резервуарларды орнотуу жер үстүндөгү жана жер астындагы, коммерциялык, муниципалдык жана турак жай колдонмолорунда көбөйүүдө. Жаңы химиялык заводдор курулуп, эски заводдор кеңейтилген сайын арзан жаратылыш газы рынокту ого бетер кеңейтүүдө.

Композиттик түтүктөрдүн типтүү колдонулуштары жана продукциялары төмөнкүлөрдү камтыйт:

абанын булганышын көзөмөлдөө

Aquaculture

химиялык иштетүү

тузсуздандыруу

Нефть жана жаратылыш газы

Суу түтүктөрүн

түтүк

Арматуралар жана каптамалар

Түтүк системасы

Күйүүчү май багынын каптамасы

мунай сактоочу резервуар

Иштөө контейнери

сызыгынын

клапан

9

Спорт жана эс алуу талаасы

Көмүртек буласы спорттук товарлар жаатында ар дайым алдыңкы орунда турган, жарыштан баштап лыжа тебүүгө, гольфко, балык уулоого жана тенниске чейин, көмүртек буласы кеңири колдонулуп келген. Көмүртек буласынын популярдуулугу жана баасынын төмөндөшү менен ал спорттук товарларда көбүрөөк колдонула баштаган.

Көмүртек буласы азыр көптөгөн ракеткаларда, сноуборддордо, чаналарда, хоккей таякчаларында, балык кармоочу кайырмактарда, гольф таякчаларында, велосипеддерде, серфинг такталарында, батпырларда, бут кийимдерде жана башка спорттук буюмдарда колдонулат.

Спорт жана эс алуудагы көмүртек буласы

Учурда эң популярдуу 10 ачык асман алдындагы спорт жана эс алуу иш-чараларынын 7си композиттик материалдарды колдонот. Айнек буласы жана көмүртек буласы менен бекемделген композиттер балык кармоочу кайырмактарда, теннис ракеткаларында, байдарка калактары үчүн ленталарда/сабактарда, виндсерфинг мачталарында жана тактайларында, хоккей таякчаларында, батперектерде жана велосипед рулдарында жыгач менен металлдын ордун басууну улантууда.

10

ташуу

Транспорт тармагында чоңураак унааларды колдонуу тенденциясы байкалууда. Автобус, поезд же жүк ташуучу унаа болобу, идея жөнөкөй: көбүрөөк жүк ташуу. Кыйынчылык - күйүүчү майды үнөмдөө жана айлана-чөйрөгө тийгизген таасирин азайтуу менен чоңураак жүктөрдү коопсуз ташуу жолдорун табуу. Композиттик материалдар бул кыйынчылыкка таасирдүү жооп берет.