Vezelcomposietmaterialen

Lichte constructies in de industrie

Murtfeldt Kunststoffe / Mata Kunststoffen: Lichte constructies in de industrie Vezelcomposietmaterialen.

 

 

De constructeur in de werktuigbouw staat nog steeds voor de uitdaging om innovatieve oplossingen met een lichte constructie te vinden voor klantspecifieke probleemstellingen. Hij heeft hierbij altijd het doel voor ogen om de efficiëntie en de prestaties van machines en installaties te verbeteren.

Dit kan door gebruik te maken van vezelcomposietmateriaal waarmee energiebesparing, kostenverlaging en verbetering van de machine-eigenschappen realiseerbaar zijn. Vezelcomposietmaterialen combineren een lage massa met een hoge stijfheid en demping en zijn daardoor een ideaal materiaal voor machinecomponenten die dynamisch worden belast.

Murtfeldt levert individueel gefabriceerde componenten naar keuze uitgevoerd in CFK of GFK en in de bekende Murtfeldt kwaliteit: hoge kwaliteit, flexibel, snel, voor productie van enkele stuks of kleine series.

GFK en CFK constructie

  • De CFK constructie wordt toegepast bij hoge eisen aan gewichtsspecifieke sterkte en stijfheid
  • De GFK constructie wordt toegepast wanneer hoge breukuitzetting en elastische energie-absorptie en een uitstekende bestandheid tegen corrosie zijn vereist

Voordelen van carbonvezelversterkte kunststof

Met carbonvezel versterkte kunststoffen scoren meteen op drie punten: vanwege de lagere dichtheid van het materiaal en de hogere stevigheid biedt het materiaal enorme mogelijkheden voor lichte constructies die niet alleen in de auto-industrie maar ook in de wielersport veel voordelen bieden. Bovendien staat CFK bekend als duurzaam materiaal vanwege de trage reactie (inertie) en de bestandheid tegen corrosie en chemicaliën. Tenslotte biedt dit materiaal een grote vrijheid bij de vormgeving.

Wanneer de constructeur deze eigenschappen optimaal weet te benutten, bestaan er in de werktuigbouw enorme mogelijkheden:
 

  • door de verbetering van de prestaties en de efficiëntiez
  • voor klantspecifieke oplossingen door de fabricage van individuele componenten van carbonversterkte kunststofe
  • door het creëren van unieke verkoopargumenten
  • door de hoge flexibiliteit
  • met de mogelijkheid om een groot aantal functies in het component te integreren

We hebben het hier aan de ene kant concreet over een verbetering van zowel kwaliteit als kwantiteit bij de productie, aan de andere kant over verlaging van het aandrijfvermogen voor aandrijf- en transportmachines. Dit wordt mogelijk gemaakt door de lagere massa in de machine die ontstaat door gebruik te maken van carbonmaterialen. Dit zorgt voor:
 

  • een hogere dynamiek resp. versnelling
  • hogere toerentallen in verband met de lagere centrifugale krachten
  • hogere eigenfrequenties van de machinecomponenten
  • lager totaal gewicht van de machine (transport)
  • verhoging van de productiviteit door een hogere proceskwaliteit
  • hogere nauwkeurigheid van de machine
  • toepasbaar bij hogere thermische belastingen


carbonversterkte kunststoffen dragen bovendien bij aan een betere stijfheid van de machines. Hierdoor wordt een hogere nauwkeurigheid (geometrie) bij de bewerking mogelijk en wordt de eigenfrequentie van de machinecomponenten verhoogd. Ook de betere demping die door toepassing van deze kunststoffen wordt bereikt, zorgt voor verbeteringen bij de bewerking hetgeen duidelijk te zien is aan de kwaliteit van de oppervlakken. Bovendien worden vibraties verminderd.

Mata Kunststoffen - Vezelcomposietmaterialen
Mata Kunststoffen - Vezelcomposietmaterialen

Een blik achter de schermen

Een koolstofvezel is slechts ca. vijf micrometer dik. Een enkele menselijke haar ziet er met een dikte van ongeveer 70 micrometer reusachtig uit.

Koolstof bestaat uit een groot aantal koolstofvezels. Maar ook het aantal vezels verandert er niets aan: onderdelen van koolstofmaterialen wegen slechts de helft van aluminium en zijn toch harder dan staal. Ondanks het lage gewicht is carbonversterkte kunststof (in het kort carbon CFK) bijzonder sterk, stijf en duurzaam. Dit materiaal behoudt ook bij regelmatige en hoge belasting zijn stabiliteit.

Bij de fabricage van het materiaal wordt de vezelrichting doelgericht gebruikt voor versterking van de eigenschappen. De lagen van de vezels worden in verschillende richtingen gelegd om de vereiste sterkte en stijfheid in alle mogelijke belastingsrichtingen te realiseren. Op deze manier wordt carbon elastisch en tegelijkertijd vrijwel onverwoestbaar.


GFK en CFK constructie: Vezelcomposietmaterialen - Lichte constructies in de industrie

GFK en CFK constructie: Vezelcomposietmaterialen - Lichte constructies in de industrie

GFK en CFK constructie: Vezelcomposietmaterialen - Lichte constructies in de industrie

Toepassingsmogelijkheden van composietvezelmaterialen

  • Machineonderdelen
  • Romp en rotorbladen
  • Auto-onderdelen
  • Robotonderdelen

Beschikbare productiemethoden

  • Autoclaafproces
  • RTM (Resin-Transfer-Molding)
  • Wikkeltechniek

Verbetering van de functionaliteit van machines en installaties

  • Verbetering van de akoestische eigenschappen van de machine
  • Verbetering van de dynamische eigenschappen van de machine
  • Gebruik van de machine bij hogere thermische belasting
  • Gebruik van de machine bij hogere statische belasting