Materiały kompozytowe do oprzyrządowania wysokowydajnych form wtryskowych
Popularne materiały wykorzystywane w konstrukcji RTM, zwane również oprzyrządowaniem, obejmują aluminium, stal i włókno szklane. Wybór materiałów jest podyktowany różnymi czynnikami takimi jak liczba, rozmiar i stopień skomplikowania części, a także jakość wykonania czy wymagany cykl życia. W przypadku produkcji seryjnej, formy są zazwyczaj ogrzewane i mają wbudowane systemy kontroli pozwalające na automatyzację procesu. Wykorzystanie stali i metali jako materiałów oprzyrządowania niesie ze sobą wiele wyzwań dotyczących nakładu energii i materiałów. Z uwagi na to, że materiały oprzyrządowania mają inne właściwości niż wytwarzane części kompozytowe, powodują odkształcanie finalnych części, co pociąga za sobą koszty. Aby rozwiązać te problemy, w ramach projektu finansowanego przez UE LEETORB (Lightweight, energy-efficient tooling for the manufacturing of rotor blades) zaproponowano wykorzystanie włókna węglowego jako materiału oprzyrządowania. Wybór kompozytów jest podyktowany ich wysoką wytrzymałością i sztywnością w stosunku do wagi, w porównaniu do metali. Dodatkowo, niska masa termiczna przyczynia się do znacznych, bo dochodzących do 50%, oszczędności energii. Naukowcy udowodnili słuszność swojego wyboru, opracowując oprzyrządowanie RTM wykorzystujące tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem do produkcji łopat wirnika helikoptera. Aby jeszcze poprawić proces i zwiększyć oszczędność energii, zespół zamontował urządzenie grzewcze, które podawało ciepło tam, gdzie było ono potrzebne. W charakterze przewodnika użyto rowingu węglowego, który przymocowano do włókna szklanego. Po podłączeniu do źródła energii, rowing węglowy działał jak rezystywny element grzewczy i w zależności od wzoru, regulował doprowadzanie ciepła. W tylnej części obudowy z włókna węglowego zamocowano żebra usztywniające i stalową ramę, aby zmniejszyć odkształcenia powodowane przez siły ścisku i wtrysku. Wykorzystanie tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym jako materiału podstawowego dało efekt w postaci lżejszego oprzyrządowania oraz bardziej wydajnego ogrzewania i chłodzenia. Nowo opracowane prototypy przyczyniły się do uzyskania znacznych oszczędności energii w całym zakresie od produkcji oprzyrządowania do produkcji łopat do wirnika.
Słowa kluczowe
Części kompozytowe, metoda wtrysku żywic do form zamkniętych, oprzyrządowanie, LEETORB, łopaty wirnika