Wytwarzanie kompozytów poprzez nagrzewanie mikrofalowe
Ciepło, promienie ultrafioletowe lub katalizatory chemiczne są najczęściej stosowane do polimeryzacji (utwardzania) żywicy. Metody te są jednak niepraktyczne i czasochłonne, co podnosi koszty i zużycie energii. Naukowcy uczestniczący w finansowanym przez UE projekcie "Microwave assisted curing for carbon fibre reinforced epoxy composites" (WAVECOM) pracowali nad stworzeniem technik nagrzewania mikrofalowego, aby skrócić czas i obniżyć koszty obróbki. Szczególny nacisk położono na dobór odpowiednich materiałów susceptorowych w celu poprawy absorpcji promieniowania mikrofalowego, a tym samym skrócenia nagrzewnia żywicy. W żywicy zastosowano dodatki polimerowe, w tym dipolowej cząsteczki organiczne i nanostrukturalne materiały magnetyczne. Po uzyskaniu odpowiednich wartości temperatury przemiany zmodyfikowany węgiel preimpregnowany żywicą epoksydową został nagrzany przy pomocy mikrofal. Ważnym elementem prac było zbadanie wpływu nagrzewania mikrofalowego na właściwości próbek, w tym na kurczenie się i odkształcanie wytwarzanych części. Aby scharakteryzować naprężenia szczątkowe i odkształcenia, wykorzystano czujniki ze światłowodową siatką Bragga. W celu umożliwienia utwardzania elementów o skomplikowanym kształcie przetestowano anteny mikrofalowe, a system utwardzania mikrofalowego zamontowano w sześcioosiowym robocie. Zespół wybrał też odpowiednie materiały do budowy formy, charakteryzujące się minimalnymi odkształceniami i zużyciem ściernym. Formę opracowano przy użyciu wspomaganego próżniowo procesu infuzyjnego. W porównaniu z konwencjonalnymi metodami utwardzania, nagrzewanie mikrofalowe pozwala skrócić czas obróbki o około 30%, a urządzenia mikrofalowe są dwukrotnie tańsze. Wynalazek ten powinien przyczynić się do podniesienia konkurencyjności unijnego przemysłu lotniczego.
Słowa kluczowe
Wzmacniane włóknami węglowymi, kompozyt epoksydowy, nagrzewanie mikrofalowe, żywica, czas obróbki
