BASF разработала облегченную композитную структуру, предназначенную для автомобильной промышленности
Чтобы показать свое понимание растущей значимости уменьшения веса конструкций автомобиля, в середине 2011 года компания BASF, специализирующаяся на создании материалов и технологий для производства армированных волокнами изделий, отличающихся высокими эксплуатационными характеристиками, разработала легковесную композитную структуру для автомобильной промышленности.
Большая часть металлических деталей может быть заменена композитными изделиями, имеющими меньшую массу, но являющимися прочными. И, таким образом – независимо от двигательной установки автомобиля – сократить потребление энергии и выброс CO2 в атмосферу.
Благодаря широкому ассортименту продуктов, BASF имеет возможность исследовать три различные пластмассовые матричные системы одновременно, и планирует развивать индивидуальные проекты в тесном сотрудничестве с клиентами.
RTM и упрочненные волокнами композиты: легкозаполняемые и быстро затвердевающие
Литьевое прессование смолы (Resin Transfer Molding, RTM) - это технология производства новых материалов, которая может быть использована для создания больших и сложных композитных компонентов за одну операцию в пресс-форме. Одним из этапов является размещение многослойных волокнистых структур в разогретой литьевой форме, расположенной в прессе. Затем в литьевую форму впрыскивается жидкая смола, полностью пропитывая волокна, и, наконец, затвердевает контролируемым образом. В новой созданной RTM-лаборатории в Людвигсхафене на базе исследований полиуретана в Лемферде эксперты BASF работают над химическими и техническими проблемами, связанными с новыми матричными решениями. Автомобильные компоненты, которые будут производиться из этих материалов в будущем, будут способны выдержать большие нагрузки, несмотря на свой малый вес.
В дополнение к механической эффективности законченного усиленного волокнами композитного изделия, хорошие характеристики потока и, кроме всего, малое время затвердевания смолистых компонентов представляют основные проблемы. BASF уже предлагает решение на базе эпоксидных и полиуретановых систем, выпускаемых под брендами Baxxodur и Elastolit R, соответственно. Эпоксидные смолистые системы от BASF сегодня используются для лопаток роторов ветровых турбин. При производстве обоих решений используются новейшие механизмы отвердевания: благодаря их малой начальной вязкости, волокна структур пропитываются очень хорошо, а затем отвердевают за несколько минут. Таким образом, решена одна из проблем автомобильной промышленности, по которой было невозможно использование высокопрочных композитных материалов. По методике BASF композиты можно производить на существующем оборудовании как высокого, так и низкого давления. Более того, новые полиамидные системы, которые сейчас разрабатываются, могут быть легко соединены, а также их можно утилизировать как термопластик. В зависимости от пожеланий заказчика, будет выбрано решение, которое отвечает всем требованиям. BASF ведет активную работу по еще большему сокращению времени затвердевания и, соответственно, дальнейшему сокращению времени цикла производства композита.
Непрерывные волокна для компонентов конструкции: углеродные и стеклянные волокна
Элементы шасси или компоненты корпуса могут быть созданы только из композитных материалов на основе непрерывных углеродных или стеклянных волокон, составляющих примерно 65% веса. Непрерывные волокна сейчас используются в авиационной промышленности в ветряках, в конструкциях заводов, в создании прототипных конструкций и в мелкосерийном производстве автомобильной промышленности. Углеродные волокна придают высокую жесткость в качестве армирующего вещества и поэтому представляют особый интерес. Для взаимодействия со специалистами в прикладной области и конечными пользователями, BASF недавно стала членом общества Углеродных композитов (Carbon Composites e.V., CCeV), которое было создано в 2007 году и сейчас в нем состоит более 120 участников. В дополнение к характеристикам армированных материалов, цена и доступность являются важными показателями для быстрого вывода матричных систем на рынок. Стекловолокно показывает здесь большой потенциал: предел его механической прочности еще далеко не достигнут.
Системы из нескольких материалов
Вся система, состоящая из пластмассовой матрицы и армированная волокнами должна быть технологичной и легко оптимизируемой для многосерийного производства. По сравнению с металлическими компонентами, композитные конструкции позволят уменьшить массу до 50%.
Также в настоящее время BASF занимается расширением возможностей Ultrasim, своего универсального инструмента компьютерного моделирования, целью использования которого является предсказание поведения сложных композитов, армированных непрерывными волокнами.
Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам сайта JEC composites.com.