פתרונות תרמופלסטיים מסוג LFT Fiber Automotive
על רקע שימור האנרגיה העולמי, הפחתת פליטות ופיתוח מהיר של רכבי אנרגיה חדשים, משקל קל לרכב הפך לכיוון טכני חשוב בתעשייה. לא מדובר רק בשיפור יעילות האנרגיה, אלא גם בנתיב מפתח להשגת המטרה של ניטרליות פחמן. על רקע זה, חומרים מרוכבים מחוזקים-ארוכים, עם יתרונות הביצועים הייחודיים שלהם, משנים בשקט את נוף החומרים של ייצור הרכב, ומציעים אלטרנטיבה תחרותית ביותר לחומרי מתכת מסורתיים.
Long fiber reinforced materials are composite materials formed by embedding continuous or long-cut fibers (usually with a length >10 מ"מ) לתוך תרמופלסטי (כגון פוליפרופילן PP, ניילון PA) או שרפים תרמוסטיים (כגון שרף אפוקסי) בתור המטריצה. בהשוואה לחומרים קצרים-מחוזקים בסיבים, סיבים ארוכים יוצרים מבנה רשת שלם יותר במטריצה, ובכך משפרים משמעותית את התכונות המכניות של החומר.
מהם היתרונות המרכזיים של חומרים עם סיבים ארוכים?
תכונות מכניות יוצאות דופן:חוזק גבוה וקשיחות גבוהה, כושר נשיאה חזק.
עמידות בפני השפעה טובה:סיבים ארוכים יכולים למנוע ביעילות את התפשטות הסדקים.
עמידות ועמידות בפני קורוזיה מצוינים:לסביבות ארוכות-סיבים יש עמידות טבעית לסביבות ספציפיות מסוימות והן נוטות פחות לחלודה ולתנאים אחרים.
התנגדות ללבוש:בעומסים דינמיים (כגון רכיבי מתלים), אורך החיים שלו ארוך מזה של מתכות.
משקל קל:הצפיפות נמוכה מזו של חומרים מתכתיים.
חופש עיצובי גבוה:מסוגל ליצור באופן אינטגרלי מבנים מורכבים.
הגנת הסביבה וקיימות:ניתן למחזר כדורי סיבים ארוכים, מה שעולה בקנה אחד עם תפיסת הגנת הסביבה.
כאשר אורך הסיב מגיע לאורך הקריטי, יעילות החיזוק שלו יכולה להכפיל או אפילו להכפיל פי כמה. זה תרם לביצועים המעולים של חומרים-ארוכים מסיבים. חומרי הסיבים הארוכים של LFT®-G מוכרים היטב- ללקוחות רבים. על פי הנתונים שאנו מספקים, ניתן למצוא את התוכן המתאים ביותר של החומרים בצורה סבירה ויעילה יותר. כעת, נשתף ונתייחס לנתונים הטכניים של חומר LGF40 PA6 (ניילון 6) כנציג.
מאפיינים מכנייםנֶכֶס |
עֵרֶך |
יְחִידָה |
תקן בדיקה |
|---|---|---|---|
| חוזק מתיחה | 180-200 | MPA | ISO 527 |
| מודול מתיחה | 12000-14000 | MPA | ISO 527 |
| התארכות בהפסקה | 1.5-3 | % | ISO 527 |
| חוזק כפיפה | 280-300 | MPA | ISO 178 |
| מודול כיפוף | 9500-9700 | MPA | ISO 178 |
| חוזק אימפקט מחורץ של איזוד | 30-40 | kJ/m² |
ISO 180
|
| טמפרטורת התכה |
243~270
|
תוֹאַר |
אילו חלקי רכב יכולים להיות עשויים מחומרי סיבים ארוכים?
רכיבים מבניים:מודול- קדמי, מסגרת מושב, קורת פגוש, תושבת סוללה
חלקים פנימיים:לוח מחוונים, לוחות פנימיים לדלת, תושבות קונסולה מרכזית
רכיבי כוח ושלדה:בית סוללה, מכסה מנוע, מחבת שמן, זרוע בקרת מתלים
רכיבים בלעדיים לאנרגיה חדשה
מערכת סוללות:בית סוללה (מעכב בעירה, דרישות מיגון אלקטרומגנטי)
מיכל אחסון דלק מימן:סיבי פחמן ארוכים מחוזק, עמיד בלחץ גבוה ואנטי-חדיר
צפייה בחומרי סיבים ארוכים מנקודות מבט שונות
מנקודת המבט של מדעי החומרים, המסתורין של חומרים מרוכבים מחוזקים-ארוכים טמונה בעיצוב המבני הייחודי שלהם. חומר זה יצר תכונות מכניות העולות בהרבה על אלו של חומר בודד על ידי שילוב אורגני של סיבים חוזק- גבוה עם מטריצת פולימר. כאשר החומר נתון לכוחות חיצוניים, הסיבים נושאים את העומס העיקרי, בעוד המטריצה אחראית על קיבוע מיקום הסיבים והעברת הלחץ. ביישומים מעשיים, סוג זה של חומר מפגין תכונות מדהימות, הכולל חוזק גבוה תוך שמירה על צפיפות נמוכה.
בתחום ייצור הרכב, היישום של חומרים מרוכבים-ארוכים מתרחב מרכיבים בודדים לארכיטקטורת הרכב הכוללת. ב.מ.וו החלה להשתמש בפלסטיק מחוזק בסיבי פחמן לבניית תא הנוסעים, והשיגה אפקט הפחתת משקל משמעותי. החדשנות המתמשכת של תהליכי הייצור סללה את הדרך ליישום רחב של חומרים מרוכבים-ארוכים מסיבים. ההתקדמות הטכנולוגית הללו פורצת ללא הרף את צווארי הבקבוק בייצור המוני וביישום של חומרים מרוכבים.
מנקודת המבט של יתרונות כלכליים וסביבתיים, חומרים מרוכבים-סיבים ארוכים מפגינים תחרותיות חזקה יותר ויותר. למרות שעלות החומרים הראשונית עשויה להיות מעט גבוהה יותר, בהתחשב ביתרונות החיסכון באנרגיה-לטווח הארוך שמביאים להפחתת המשקל, יתרון העלות המקיף שלה מתגלה בהדרגה. הערכת מחזור החיים מצביעה על כך שחומר מסוג זה צורך פחות אנרגיה בשלב הייצור, יש לו אפקט הפחתת פליטות משמעותי בשלב השימוש, ויש לו גם יתרונות ברורים במיחזור ובניצול.
באמצעות בחירת חומרים סבירה, אופטימיזציה של תהליכים וחדשנות בעיצוב, חומרים-סיבים ארוכים יכולים לשפר משמעותית את הביצועים של חלקי רכב ולהפחית את עלות מחזור החיים המלאה. נקודות מבט מרובות מצביעות על כך שבחירה בחומרי סיבים ארוכים-כחומרי גלם לחלקי רכב היא בחירה סבירה ומניעה.
מַסְקָנָה
מהפכת חומרי הרכב הזו בהובלת חומרים מרוכבים-של סיבים ארוכים משנה לעומק את פני התעשייה כולה. מהניסיונות החלופיים הראשוניים ועד ליישומי המערכת של היום, כל פריצת דרך הרחיבה את גבולות האפשרויות בתכנון רכב. בדיוק כפי שאמר פעם מדען חומרים נודע, המהפכה ההנדסית של המאה ה-21 תתחיל בעולם המיקרוסקופי של עיצוב חומרים. במסע של משקל קל לרכב, חומרים מרוכבים-סיבים ארוכים כותבים פרקים מבריקים משלהם, ותורמים פתרונות חומרים ייחודיים לנסיעות בר-קיימא.
תהליך ההתפתחות של החומר הזה אומר לנו שחדשנות טכנולוגית נובעת לעתים קרובות מהשילוב-הצולב של תחומים שונים. לא ניתן להפריד את הפיתוח של חומרים מרוכבים-ארוכים מפריצות דרך תיאורטיות במדעי החומרים, אלא גם דורש אופטימיזציה מתמשכת של יישומים הנדסיים וחדשנות שיתופית בין כל חוליות השרשרת התעשייתית. בעתיד, עם הגידול המתמשך בהשקעה במחקר ופיתוח וצבירת ניסיון ביישום, חומרים כאלה ימלאו תפקיד חשוב יותר בתעשיית הרכב ויספקו תמיכה טכנית מוצקה להשגת נסיעות ירוקות.
