Однонаправленные ленты из углеродного волокна Maezio® UD завоевывают новые области применения, показывая, что термопластичные композиты вкупе с легкой конструкцией являются хорошим выбором для безопасных скоб для лазанья по деревьям. В этих изделиях углепластик с термопластичным связующим заменяет термореактивные или металлические материалы и обеспечивает массовое производство и повышая потенциал вторичной переработки.
Лазание по деревьям может быть рекреационной деятельностью или функциональной задачей, связанной с лесным хозяйством, обслуживанием или сбором урожая. Независимо от цели, скобы для лазания по деревьям являются важным снаряжением для личной и профессиональной безопасности. Эти носимые скобы со встроенными стременами и шипами для лазания по деревьям предназначены для того, чтобы выдерживать полную динамическую нагрузку альпиниста и уменьшать нагрузку на ступни и икры во время подъема или при восхождении на ствол или ветку дерева. До сих пор скобы традиционно изготавливались из стали, алюминия или композитных материалов на основе термореактивных смол.
Европейский фонд регионального развития (ERDF) профинансировал консорциум компаний для разработки нового типа системы скоб для лазанья по деревьям на основе технологии термопласта, армированного непрерывным углеродным волокном, из которого можно получать легкие, чрезвычайно прочные композитные детали в больших масштабах с минимальными затратами.
Работу возглавила голландская компания Cato Composites BV , специализирующаяся на разработке технологии производства углепластиков с термопластичным связующим, работающая на своего заказчика Burkhard Baumsteigtechnik. Этот поставщик технологий для лазания по деревьям марки Distel хотел заменить свои существующие приспособления для альпинистов, изготовленные из термореактивных полимерных композитов, на более новую деталь, которая будет работать так же хорошо или даже лучше в смысле сопротивления механической нагрузке, но также будет соответствовать более строгим химическим и экологическим требованиям. . В то же время он должен обеспечивать эффективную обработку деталей в больших объемах и, таким образом, производиться по конкурентоспособной цене. Компания Cato воспользовалась опытом моделирования Reden BV и ноу-хау Covestro в области обработки композитных материалов и систем, чтобы удовлетворить потребности своих клиентов.
Первая задача при разработке этого нового типа скоб для лазания по деревьям заключалась в том, чтобы сравняться или превзойти высокие механические характеристики несущей способности существующей детали, а также соответствовать всем применимым стандартам ASTM , включая максимальные нагрузки до 330 кг на одну ногу. Параллельно с этим задача требовала достижения веса компонента ниже, чем у эквивалентной алюминиевой детали, и на уровне или легче, чем у существующего термореактивного изделия. Требованием также была улучшенная пригодность детали к переработке по сравнению с материалами из термореактивной смолы. И, наконец, Cato Composites необходимо было достичь конкурентоспособной стоимости деталей в сочетании с мощностью массового производства более 5000 единиц в год, что позволило бы Burkhard использовать новые и более широкие рыночные возможности.
«Ленты Maezio® UD позволяют создавать композитные детали с максимальными характеристиками при минимальном весе. Наша запатентованная технология компрессионного формования Cato variotherm (VCM) обеспечивает крупносерийное производство деталей с сетчатой ??квазиизотропной укладкой ленты. Это означает минимальные отходы материала и качество». сказал Йоост ван Линдерт, управляющий директор Cato Composites BV.
Лента Maezio® UD из поликарбоната, армированного углеродным волокном, стала материальным решением дилеммы со скобами для лазанья по деревьям. Легкая конструкция с однонаправленным волокном обеспечивает необходимую несущую способность и превосходное качество поверхности в сочетании с эффективной обработкой при сравнительно коротком времени цикла. Термопластичная матрица также обеспечивает более легкую переработку, чем композит на основе термореактивного материала, для меньшего количества отходов и места для захоронения отходов.
Чтобы свести к минимуму вес компонента и максимизировать его производительность, компания Cato Composites уложила более 50 слоев ленты Maezio® UD с анизотропной ориентацией волокон, чтобы точно соответствовать направлению нагрузки, которые были откалиброваны с использованием структурного моделирования Reden BV. Полученные в результате скобы из термопластичного композита на основе углеродного волокна соответствует всем применимым стандартам ASTM для тяжелых нагрузок, но при этом весит на 50% меньше, чем соответствующая алюминиевая деталь. Для конечного пользователя легкая часть облегчает и повышает удобство работы по лесозаготовке.
Масштабируемое, конкурентоспособное по стоимости производство в больших объемах было достигнуто за счет объединения запатентованной технологии Cato термокомпрессионного формования с лентами Maezio® UD. В этом процессе конечный компонент был сформирован непосредственно из стека лент, что привело к минимальным потерям материала даже при больших объемах, которые соответствуют годовому производственному плану Burkhard в 5000 единиц.
Автоматизированная технология производства значительно повышает эффективность производства по сравнению с термореактивными композитами. Она сокращает производственные отходы практически до нуля и устраняет этапы финишной обработки. Возможность замены металлов композитами повысила эффективность производства, а также предложила более высокий потенциал переработки композитов для промышленности.
Этот критически важные для безопасности скобы для лазанья по деревьям являются первым в отрасли, обеспечивая механические характеристики и снижение веса за счет термопластичной композитной детали, которую можно производить в больших объемах с использованием однонаправленных лент Maezio® UD в качестве материала. В дополнение к Covestro, совместные усилия включали Cato Composites BV и Reden BV FEA и моделирование процессов при разработке и производстве инновационной детали для немецкого лесопромышленного бренда Distel компании Burkhard Baumsteigtechnik GmbH & Co. KG.
«С этим легким приложением мы доказали, что ленты Maezio® UD позволяют настраивать свойства деталей для достижения высочайших механических характеристик и, таким образом, максимизировать снижение веса. Мы с нетерпением ждем возможности применить эти знания в новых приложениях из других отраслей». сказал Майк Ши, руководитель отдела взаимодействия с клиентами PCS Composites, Covestro.
Ну что, интересно? Меня лично радует упоминание более- менее приличной серии из 5000 единиц изделия. В нише карбона очень часто можно встретить понятия "прототип","проект"- серийная же продукция встречается реже.
Так же было интересно узнать, что у компании есть доступ к программам- симуляторам, которые позволяют рассчитать не только геометрию изделия, но и механику и вектор приложения нагрузок.
А вы что узнали нового? Делитесь в комментариях обязательно!