Nagrzewanie mikrofalowe w obróbce kompozytów
Masowa i tania produkcja lekkich elementów ma kluczowe znaczenie w takich branżach, jak przemysł motoryzacyjny czy kolejnictwo. Jednocześnie, małe i średnie przedsiębiorstwa (MŚP) wytwarzające komponenty z PMC muszą konkurować z producentami z krajów o tańszej sile roboczej. Finansowany ze środków UE zespół badawczy pracujący w ramach projektu MU-TOOL ("Novel tooling for composites curing under microwave heating") tworzy techniki nagrzewania mikrofalowego, które pozwolą skrócić czas obróbki i obniżyć jej koszty, przy jednoczesnym znacznym obniżeniu zużycia energii. Prace koncentrują się na wykorzystaniu warstwy pochłaniającej mikrofale, mającej znaleźć się na wewnętrznej powierzchni narzędzia ceramicznego. Mikrofale swobodnie przenikają przez materiał ceramiczny, dzięki czemu energia dociera do warstwy absorpcyjnej, która przekształca ją na ciepło bez nagrzewania całego narzędzia. Ciepło przekazywane jest do części kompozytowej, co pozwala na bardziej wydajną obróbkę i ograniczenie emisji. W oparciu o obrabialność i współczynnik rozszerzalności cieplnej (musiał być on niski, aby zminimalizować odkształcenia w wyniku nagrzewania), naukowcy wybrali do budowy narzędzia materiał ceramiczny zawierający kordieryt. Dla warstwy pochłaniającej wybrano proszek ferrytowy F100b. Partnerzy badają liczne kombinacje cząsteczek kordierytu i ferrytu w różnych roztworach i surfaktantach, oraz wykonują próbki narzędzi przy pomocy techniki odlewania w stanie zamrożonym. Prowadzone są doświadczenia mające na celu optymalizację absorpcji mikrofal i następującego potem dystrybucji temperatur, a także optymalizację właściwości mechanicznych narzędzia. Ponadto badane są możliwości zastosowania natryskiwania termicznego ferrytów na powierzchni ceramicznej. Opracowano model komory mikrofalowej, uzyskując odpowiednie jednorodne promieniowanie elektromagnetyczne umożliwiające skuteczne utwardzanie elementów kompozytowych. Do demonstracji wybrano element kadłuba samolotu oraz hamulca ręcznego, opracowując wymagania dla każdego z tych podzespołów. Uczestnicy projektu MU-TOOL są na najlepszej drodze, by stworzyć tanią i energooszczędną technologię utwardzania mikrofalowego elementów kompozytowych przeznaczonych dla przemysłu transportowego. Skrócenie czasu produkcji i obniżenie kosztów będą istotne dla wielu europejskich MŚP wytwarzających części z PMC. Redukcja zużycia energii przyczyni się do ograniczenia negatywnego wpływu tych technologii na środowisko, co jest coraz ważniejszą kwestią dla UE, producentów i konsumentów.
