Навсякъде и във всичко - епохата на новите композитни материали настъпва

Изработването на външните елементи на болид от Формула 1 или рамката на състезателен велосипед от висок клас остава трудоемък процес, казва главният изпълнителен директор на 9T Labs Мартин Айхенхофер. Целта на неговата компания и на други в тази индустрия е да премахнат целия интензивен и квалифициран ръчен труд от процеса и да го направят толкова автоматизиран, колкото производството на метални и пластмасови части е от десетилетия.

За да се постигне това ниво на автоматизация, производственият процес, използван от компании като Arris и 9T Labs, е доста различен от този, който използват производителите на самолети и вятърни турбини, коментира Джеф Слоун, издател на Composites World.

Arris оформя въглеродни влакна, използвайки процес, който наподобява огъване на тел – представете си как се прави нещо като закачалка, казва главният изпълнителен директор Райли Рийс. След това тези оформени влакна се поставят в смола и полученото се поставя в персонализирана матрица, която прилага топлина и натиск за допълнително компресиране, оформяне и укрепване на детайла. 9T Labs използва подобен процес, но започва с използване на „добавъчно производство“ (подобно на 3D принтиране), за да постави тесни ленти от въглеродни влакна в определена форма и след това да ги оформи по начин, подобен на процеса на Arris, казва Айхенхофер.

Orbital Composites използва много различни процеси, споделя главният изпълнителен директор Амолак Бадеша. Използвайки готови индустриални роботи с персонализирани печатащи глави, които извеждат въглеродни влакна, компанията отпечатва 3D форми.

Самото разнообразие от автоматизирани подходи, използвани от тези три компании, е типично за фрагментираната индустрия за производство на композитни материали. То също така показва, че има много потенциални пътища към успеха за тези компании, които изследват фундаментално нов начин за производство на неща - точно както в друга епоха много компании са разработили методи за леене на пластмаси под налягане или коване и машинна обработка на метал.

Въпреки че композитните материали може да изглеждат като футуристична технология, в много отношения те напомнят за милиони години човешка и дори предчовешка суровинна технология. Дървото в края на краищата е оригиналният композитен материал, тъй като се състои от дълги и къси влакна, залепени заедно с други вещества - подобно на съвременните синтетични композити, които често се състоят от въглеродни влакна, държани заедно от епоксидни смоли. Дървото беше главният фактор за успеха на нашия вид и показва много от предимствата и недостатъците на композитните материали.

Дървесината е лека, здрава, способна да издържи както на компресия, така и на напрежение, и лесно се обработва в други форми. Но може също така да се раздели по оси. По същия начин, композитите могат да претърпят редица повреди, включително разделяне на техните слоеве.

Най-голямото предизвикателство с новите композитни технологии е, че с течение на времето те могат да се разрушат поради амортизация, споделя Джеръми Кох, ръководител на решенията за модерни материали в ST Engineering. Компанията му в момента експериментира с композитни заместители на титаниеви болтове в самолети, направени с производствения процес на Arris.

Първоначалните тестове показаха, че тези композитни болтове работят също толкова добре, колкото металните, когато са нови. В същото време те са по-леки, по-лесни за производство, потенциално по-евтини и не са обект на геополитически проблеми с веригата за доставки, свързани с доминиращите световни доставчици на титан - Русия и Китай.

Кох няма да знае колко добре ще работят тези композитни болтове с течение на времето, докато неговата компания не проведе видовете повтарящи се тестове, които са необходими за сертифициране на такива части.

Други приложения на тези нови композитни материали съвсем скоро ще излязат на пазара - особено за потребителски продукти. Arris преговаря с поне една компания за използването на нейните композити в очила за виртуална реалност, където теглото е основна пречка за масовото ползване от потребителите.

Освен това е възможно някой ден да можем да купуваме смартфони, направени от композитни материали вместо от метал. Същото важи и за автомобилите. Но това зависи и от нещо, която дори и най-добрата технология не може да преодолее - потребителите свързват метала с качеството, казва Рийз, дори и да не е всъщност най-силният вариант.