Strona wykorzystuje pliki cookies, jeśli wyrażasz zgodę na używanie cookies, zostaną one zapisane w pamięci twojej przeglądarki. W przypadku nie wyrażenia zgody nie jesteśmy w stanie zagwarantować pełnej funkcjonalności strony!
home
telefon
+48 32 225 56 06
e-mail
wentech@wentech.com.pl

YouTube Laminaty WENTECHGoogle+

  • Laminaty_WENTECH_S1
  • Laminaty_WENTECH_FRP_S3
  • piąty slajd
  • Laminaty_WENTECH_FRP_S4
  • Laminaty_WENTECH_FRP_S2
  • drugi slajd

Technologie próżniowe

Początki metod infuzji i technik próżniowych sięgają lat ‘50 ubiegłego wieku. Infuzja w technologii wytwarzania materiałów kompozytowych jest procesem wykorzystywanym głównie do produkcji dużych obiektów, takich jak: kadłuby statków i jachtów, skrzydła i poszycia samolotów, elementy karoserii samochodowej, łopaty elektrowni wiatrowej itp. Dominującą metodą wytwarzania tych elementów jest laminowanie kontaktowe. Główny problem tego procesu to ciągła emisja lotnych związków organicznych, takich jak styren, oraz kontakt pracowników z ciekłą żywicą. Infuzja próżniowa (VI – ang. Vacuum Infusion, RI – ang. Resin Infusion) razem z nasycaniem ciśnieniowo-próżniowym RTM (ang. Resin Transfer Molding) należy do rodziny procesów LCM (ang. Liquid Composite Molding), których istotą jest przesycanie ciekłą żywicą suchego zbrojenia umieszczonego w zamkniętej formie. Metoda RTM, nazywana również kształtowaniem przetłoczonym, polega na wtłoczeniu żywicy za pomocą podwyższonego ciśnienia między szczelnie zamknięte dwie sztywne części formy, w której znajduje się wcześniej ułożone zbrojenie, najczęściej w postaci maty bądź tkaniny. Ze względu na skrócenie czasów produkcji w technologii RTM stosuje się wysokie ciśnienia wtrysków, których wysokość limituje sztywność formy. Dlatego stosuje się formy wykonane z aluminium lub innych stopów metalu, co przekłada się na bardzo wysokie koszty oprzyrządowania, które znajdują uzasadnienie tylko przy produkcji wielkoseryjnej. Infuzja próżniowa to modyfikacja metody RTM, gdzie górną sztywną część formy zastąpiono elastyczną folią, a żywica nie jest wtłaczana, lecz zasysana poprzez wytworzone wewnątrz formy podciśnienie. Bardzo popularną metodą jest również technologia lekkiego RTM (LRTM - Light RTM). Metoda ta, podobnie jak infuzja, zastępuje sztywną górną połówkę formy lekką formą wykonaną z kompozytów poliestrowych zbrojonych włóknem szklanym. Niestety prędkość produkcji w odniesieniu do RTM w najlepszym wypadku spada minimum dwukrotnie. Inną modyfikacją technik próżniowych to wtrysk żywicy pod membranę silikonową. Worek próżniowy w tym przypadku zastąpiono silikonem, kształtem dopasowanym do formy z system wklejonych uszczelek. Zastosowanie membrany redukuje koszty robocizny ponieważ skraca ona czas zakładania foli i klejenia uszczelek. Obecnie istnieją rozwiązania, gdzie zarówno dolną, jak i górną cześć formy zastępuje się gumowymi giętkimi materiałami. Jest to tak zwana metoda FRTM (ang. Flexible Resin Transfer Molding).
Prawie każdy większy producent ma swoją własną nazwę i wersję metody RTM i infuzji próżniowej. Związane jest to z dużymi możliwościami modyfikacji procesu i sposobu jego realizacji oraz z regulacjami prawnymi. Producenci chcą uniknąć wysokich opłat licencyjnych za używanie opatentowanych technologii i próbują modyfikować oraz doskonalić proces, wprowadzając przy tym własną nazwę. W literaturze oraz w terminologii infuzja funkcjonuje pod wieloma nazwami.
Do najbardziej rozpowszechnionych należą:
VIP - Vacuum Infusion Process,
RIFT - Resin Infusion under Flexible Tooling,
SCRIMP - Seemann Composites Resin Infusion Molding Process,
VARTM - Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding,
VARIM - Vacuum Assisted Resin Infusion Moulding,
VBRTM - Vacuum Bag Resin Transfer Moulding,
LoWaRI - Low Waste Resin Infusion,
CVI - Controlled Vacuum Infusion / Injection,
VIM - Vacuum Infusion Molding,
CCBM - Closed Cavity Bag Molding.
Niezależnie od nazwy wszystkie te metody zasadniczo polegają na tym samym i składają się z kilku etapów przedstawionych na rysunku 1.1.

Pierwszym krokiem w procesie produkcji jest przygotowanie zbrojenia na element konstrukcyjny, tworzy się tak zwaną preformę. Składa się na nią szereg warstw, mat lub tkanin o specjalnie dobranym splocie, ułożonych w odpowiednich kierunkach zgodnie z założeniami i obliczeniami konstrukcyjnymi (rys. 1.1a).
W przypadku wyrobów o skomplikowanych kształtach użycie preform jest ograniczone lub zupełnie nie wykorzystuje się ich, ze względu na możliwość powstania znacznych deformacji lub złego ułożenia zbrojenia. W takim przypadku zbrojenie jest rozwijane, warstwa po warstwie, bezpośrednio z rolek na formę. Dodatkowo na tym etapie mogą zostać wprowadzone lekkie materiały, które będą stanowić rdzeń konstrukcji, podnosząc jej sztywność.
Następnym etapem w procesie produkcyjnym jest nałożenie i dopasowanie preformy na formę, na której powierzchni został naniesiony środek rozdzielczy. Podczas tej operacji struktura zbrojenia może nieznacznie ulec zniekształceniu o pewien niewielki kąt, dzięki czemu warstwy materiału wzmacniającego dopasowują się do krzywizny powierzchni formy. Jest to tak zwany draping. Odgrywa on bardzo istotną rolę, ponieważ złe dopasowanie
zbrojenia do formy powoduje jego marszczenie i pofałdowanie, co prowadzi do zmiany właściwości mechanicznych produktu (rys. 1.2b).
Kiedy czynności z układaniem zbrojenia na formie są zakończone, można przystąpić do kolejnego etapu. Składa się na niego przyklejenie taśm uszczelniających, nałożenie foli, wklejenie otworów doprowadzających żywicę i odprowadzających powietrze z wnętrza formy oraz podłączenie do układu próżniowego i zasilającego żywicę (rys. 1.2c). Dokładność wykonania tych czynności i zapewnienie szczelności formy warunkuje uzyskanie wyrobu o wysokich właściwościach użytkowych. Na tym etapie przed nałożeniem worka często stosuje się różnego rodzaju warstwy o dużej nasiąkliwości i przepuszczalności, przyspieszające infiltrację włókien przez żywicę. Często stosuje się wiele otworów doprowadzających żywicę, zwłaszcza dla bardzo dużych obiektów, a ich otwarcie następuje we wcześniej zaplanowanej kolejności, dzięki czemu przepływ żywicy może być kontrolowany.
W następnym etapie uruchamia się pompy próżniowe i następuje wypompowanie powietrza. Za pomocą detektorów akustycznych sprawdza się szczelność formy i w razie nieszczelności likwiduje się je. Różnica ciśnień pomiędzy wnętrzem formy a ciśnieniem atmosferycznym powoduje docisk worka w kierunku formy i wzrost upakowania zbrojenia. Kiedy uzyska się odpowiedni poziom próżni wewnątrz formy następuje otwarcie pierwszego kanału doprowadzającego żywicę i zassanie jej ze zbiornika. Następuje stopniowa infiltracja zbrojenia, jednocześnie sukcesywnie otwiera się kolejne wloty żywicy (rys. 1.2d). Proces prowadzi się aż do całkowitego wysycenia materiału zbrojącego. Następnie zamyka się kanały doprowadzające żywicę, a nasycony element pozostaje na kilka godzin pod podciśnieniem aż do utwardzenia.
Ostatnim krokiem procesu infuzji próżniowej jest wyjęcie gotowego elementu z formy (rys. 1.2e).
Podstawowe zalety metody infuzji to redukcja emisji styrenu poprzez użycie zamkniętej formy oraz redukcja emisji cząstek lotnych poprzez możliwość użycia filtrów. Ponadto następuje zwiększenie udziału objętościowego włókien do 60-70%, gdzie przy laminowaniu kontaktowym uzyskuje się udział objętościowy na poziomie max. 45%, dzięki temu uzyskuje się wzrost sztywności i wytrzymałości produktu. Czas wypełnienia żywicą elementu przy stałym ciśnieniu jest zawsze taki sam i niezależny od umiejętności i koncentracji pracownika. Środowisko pracy jest czystsze, nie występują żadne rozpryski żywicy, a pracownicy nie mają bezpośredniego kontaktu z żywicą. Ponieważ na formie układa się suche zbrojenie, a żywicę miesza się z utwardzaczem po sprawdzeniu szczelności formy, pracownicy nie są zmuszeni do pospiechu, który jest dyktowany czasem życia żywicy.
Znacząco zmniejsza się liczbę pustek i pęcherzy powietrznych w laminacie, poniżej 1%, oraz uzyskuje się dużą powtarzalność wyrobu i jego właściwości mechanicznych i fizycznych. Następuje zmniejszenie zużycia żywicy od 15% do 20%, jednakże żywice przeznaczone do infuzji są często droższe, przez to końcowa opłacalność jest mniejsza. Metoda LRTM umożliwia ponadto wytwarzanie gotowych kompozytów przekładkowych i nie jest wymagane klejenie poszczególnych warstw.
Kolejną zaletą metody LRTM do redukcja kosztów oprzyrządowania (koszt budowy form) w stosunku do RTM, przewaga ta częściowo jest redukowana przez zmniejszenie tępa produkcji. W porównaniu do laminowania ręcznego LRTM minimalizuje zużycie pędzli, wałków oraz rozpuszczalników np. acetonu, co również przyczynia się to obniżenia emisji lotnych związków organicznych (LZO) do atmosfery.
Jednym z podstawowych problemów technologii LRTM jest fakt, iż nie istnieje standardowa strategia projektowania i produkcji. Każdy produkt musi być traktowany indywidualnie, system doprowadzenia żywicy i odprowadzenia powietrza za każdym razem musi być projektowany od nowa dla danego produktu, by zapewnić całkowite wypełnienie formy. Drugim bardzo poważnym problem jest zapewnienie szczelności formy. Istnieje duże ryzyko, iż w przypadku powstania nieszczelności, która może spowodować częściowy brak nasycenia elementu lub całkowite zatrzymanie przepływu żywicy, zamiast gotowego wyrobu otrzymamy ogromny odpad, ponieważ ewentualna naprawa jest najczęściej niemożliwa. Ponadto, kiedy nasycanie żywicą zostanie rozpoczęte, nie są już możliwe jakiekolwiek większe zmiany. Dlatego aby proces LTRM przebiegł prawidłowo, potrzebna jest wyszkolona kadra techniczna i robotnicza, generuje to zwiększone koszta, które są dodatkowo podnoszone przez konieczność zakupu wydajnych pomp próżniowych oraz specjalnych narzędzi.
Ze względu na duży stopień skomplikowania i łatwość popełnienia błędu technologia LRTM powinna być postrzegana jako proces prób i błędów. Trzeba mieć na uwadze, że pierwsze próby mogą być nieudane. Należy dokładnie przeanalizować błędy i wyciągnąć wnioski. Próby najlepiej przeprowadzać na mniejszych elementach i na tańszych materiałach. Czasami małe poprawki prowadzą do znacznego poprawienia przepływu żywicy i zwiększenia wydajności. Często w przypadku dużych projektów prace wdrożeniowe do produkcji mogą potrwać nawet do 6 miesięcy, co znacznie podnosi koszt gotowego wyrobu.
Pomimo wad zastosowanie metody infuzji pozwala na uzyskanie bardzo korzystnych właściwości, których nie uzyskamy stosując inne metody.

 

 

(+48) 32 225 56 06wentech@wentech.com.pl41-407 Imielin, ul. Rzemieślnicza 6

  WentechCopyrights © 2014 | POLITYKA PRYWATNOŚCI



YouTube
Google+