СТОП-КАДР
Композиты.
Полет нормальный
Композиты составляют более 50% некоторых новых моделей самолетов, таких как Airbus A350 и Boeing 787. Снижение веса самолета на 1 т позволяет сэкономить 6 тыс. т авиационного топлива за весь срок его службы.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), известные как беспилотники, будь то игрушка или инструмент спасательных операций и ведения сельского хозяйства, вошли в нашу повседневную жизнь. Рынок аппаратов растет на 40% в год начиная с 2016 года и стал самым быстроразвивающимся сектором бытовой электроники. Аналитики PwC оценивают текущий объем рынка беспилотных летательных аппаратов для секторов инфраструктуры, транспорта и безопасности в 130 млрд $ в год. Наряду с повышением емкости батареи усилия разработчиков направлены на поиск легких решений.
42
Июль-Август 2019 The Chemical Journal
СТОП-КАДР К 2024 году мировой рынок аэрокосмических композитных материалов достигнет 17,2 млрд $. Cамый быстрорастущий сегмент — решения на основе углеродного волокна. Наиболее крупные игроки рынка — Hexcel, Cytec Solvay Group, Toray, Gurit и Teijin.
The Chemical Journal Июль-Август 2019
43
СТОП-КАДР
© Composite Advantage LLC
Huntsman Advanced Materials и ViscoTec Pumpen-Dosiertechnik GmbH объединили усилия в получении комплексных решений, включающих создание двухкомпонентных пустотных наполнителей серии Araldite и технологии их внесения с помощью картриджей vipro-Duomix. Диспенсер подходит для создания различных двухкомпонентных материалов на основе полиэфира, эпоксидной смолы или полиуретана. Полученные легкие панели, характеризуемые высокой прочностью, нашли широкое применение в аэрокосмической промышленности.
Spirit AeroSystems объявила, что разработала новые методы производства композитных материалов из углеродного волокна, которые позволят снизить затраты и увеличить объемы производства будущих компонентов самолета. Полноразмерная демонстрационная панель фюзеляжа ASTRA (Advanced Structures Technology и Revolutionary Architecture) с использованием новой запатентованной архитектуры демонстрировалась на авиасалоне в Париже в июне 2019 года.
Компания Trail, Британская Колумбия, заменила почти 100-летний мост через реку Колумбия на пролет из армированного волокном пластика, изготовленный компанией Composite Advantage LLC.
Помимо исходных материалов и их связующих, композитная отрасль нуждается в технологии создания конечных решений. Углеродное волокно подается из катушек в определенную точку синхронно, с высокой точностью, после чего наматывается на армируемую деталь самолета.
44
Июль-Август 2019 The Chemical Journal
СТОП-КАДР
На выставке Chinaplas 2018 Lanxess High Performance Materials представила винт для дрона, изготовленный из короткого армированного стекловолокном дюретана (полиамид 6). Отлитые под давлением детали легче аналогов, высокопрочные и жесткие. Материал устойчив к старению под воздействием ультрафиолетa.
Altair в сотрудничестве с Robot Bike Co. объединила 3d-печать и углеродное волокно при создании суперлегкого и высокопрочного горного велосипеда. Компании HiETA Technologies и Renishaw обеспечили проектирование и производство новой модели.
Когда необходимо получить изогнутые поверхности методом термоформования, применяется огнестойкий конструкционный пенополиуретан Last-AFoam FR-4300 компании General Plastics: стойкий к растворителям, с закрытыми порами, легко склеиваемый, с хорошей адгезией, неабразивный. Материал обрабатывается с помощью режущих инструментов из стали (HSS), струей воды или традиционными инструментами для резьбы по дереву.
Компания Halverson Plumbing устанавливает системы водосбора EZflow от Infiltrator Water Technologies в окрестностях водопада Блэк-Ривер в западноцентральной части штата Висконсин. Перфорированная труба покрыта оболочкой из вторичного пенополистирола, удерживаемого на месте с помощью высокопрочной сетки. Легкие трубы EZflow позволяют в два раза сократить сроки доставки и монтажа дренажных конструкций.
Если кузов вагона будет изготовлен из композитных материалов, вес поезда снизится на 20–30%. Экономия веса приводит к снижению энергопотребления и сокращению выбросов CO2. Действующее европейское законодательство, однако, не позволяет производителям поездов использовать композитные материалы при конструировании вагонов. Финансируемый ЕС проект REFRESCO создан для того, чтобы обеспечить преодоление ограничений и введение новых процедур, которые позволят использовать композитные материалы в производстве вагонов.
The Chemical Journal Июль-Август 2019
45
СТОП-КАДР
Модель BMW i3, вышедшая в серию в 2013 году, влючает ходовую часть из металлоконструкций и салон, изготовленный внутри из композитов, армированных углеродным волокном. Внешние панели кузова, капот и крылья сделаны из неармированных термопластов. Замена стали и алюминия на композиты позволила «сэкономить» более 200 кг веса в данной модели, общая масса которой составляет теперь 1250 кг. В партнерстве с Институтом технологических исследований M2P в Меце (Франция) и несколькими французскими автопроизводителями компания Arkema запустила в 2015 году технологическую платформу Fast RTM (Fast Resin Transfer Moulding), которая позволила приступить к массовому производству автомобильных деталей из композита Elium со скоростью одна часть в две минуты.
46
General Motors приступила к производству колесных дисков из углепластика. Колесные диски Carbon Plus от Demag из алюминия и углепластика получили награду Global Media Award на выставке SEMA 2016. В 2019 году множество автомобильных компаний приступили к серийному производству дисков из углеволокна.
Июль-Август 2019 The Chemical Journal
СТОП-КАДР
Технология лазерного сканирования от Simpact применяется с 2005 года — как при моделировании новых автомобилей, так и оценке результатов проведенных краш-тестов. Лазерное сканирование позволяет воспроизвести геометрию поверхности компонентов с точностью до 50 мкм. Комплексное решение включает камеры Konica Monolta Vi-9i, FARO X360, программное обеспечение Rapidform (затем Geomagic) Полиуретаны Durethan, полибутилентерефталаты (PBT) Pocan и термопластичные композиты Tepex от компании Lanxess нашли широкое применение в автомобильной промышленности, особенно в сегменте электромобилей. В частности, из этих материалов производятся компоненты зарядных систем, крепления и держатели ячеек аккумуляторных систем, датчики и детали корпуса электродвигателей, детали корпуса, автоматические выключатели и терминалы зарядных станций, разъемы датчиков, дисплеев и блоков управления, конструкции спинок и каркасов сидений. Теплорассеивающие полиамиды, легкотекучие термопласты и полиамиды, которые могут выдерживать постоянную температуру до 230°C, значительно расширяют спектр применения пластиков в автомобилях. При поддержке научно-исследовательского центра Canoé на юго-западе Франции Arkema разработала матрицу Rilsan, впервые представленную на парижской выставке JEC World 2017. Материал представляет из себя термостойкую полиамидную ленту, армированную сплошным углеродным волокном и упакованную в рулоны. Автопроизводители используют роботов для размещения термопластичной ленты в заготовках, затем штампуют в прессе готовую деталь. Штампованная деталь выдерживает высокие температуры и позволяет комбинировать металлические и композитные детали в одном кузове.
The Chemical Journal Июль-Август 2019
47