Süsinikkiudplaatide kasutusvõimalused

01.10.2018
Süsinikkiudplaatide kasutusvõimalused

Süsinikkiudplaatide kasutusalad

Üldtutvustus

Süsinikkiud komposiitmaterjalid on mitmete unikaalsete omadustega. Hea valik sinna, kus on tähtis kerge kaal ja suur tugevus.

  • 30-40% kergem kui alumiinium
  • 5 korda tugevam kui teras (sama kaalu juures)
  • väga väike soojuspaisumine
  • hea korrosioonikindlus
  • atraktiivne välimus
  • vibratsiooni summutavate omadustega

 

Oleme valmistanud erinevaid komposiitmaterjalist tooteid alates 2014. aastast. Selle aja jooksul oleme pidevalt täiustanud ja arendanud oma tootmistehnoloogiaid. Süsinikkiudplaatide tootmine toimub Eestis ning kasutame selleks RTM tehnoloogiat. See on tänapäeva üks parematest tehnoloogiatest, millega valmistatakse seeriatoodanguna komposiitmaterjalist tooteid. RTM tehnoloogia võimaldab valmistada mõlemalt poolt sileda pinnaga tooteid, mis on suure tugevuse ja ühtlase kõrge kvaliteediga.  

 

Mida saab teha süsinikkiudplaatidest?

 

Süsinikkiudplaate saab kasutada väga paljudes rakendustes. Järgnevalt oleme välja toonud loetelu enamlevinud kohtadest, kus meie plaate kasutatakse.

 

 

2T mootori sisselaske klapid.  Õhukesi 0,5 mm plaate kasutatake 2-taktiliste mootorite sisselaskeklappide valmistamiseks (ingl k reed valve)

 

 

 

 

Tööstusrobotite tööriistad, süsinikkiudplaate on võimalik kasutada alternatiivina tavapärase alumiiniumi või terase asemel, selleks et valmistada kergemaid tööriistasid tööstusrobotitele. Tänu sellele on võimalik sama robotiga teha kiiremaid liigutusi, tõsta raskemaid asju või kasutada väiksemaid roboteid sama töö tegemiseks. See teeb võimalikuks tõsta oluliselt protsessi tootlikust ja vähendada kulusid.

 

Masinate osad, süsinikkiust komposiitmaterjalid on järjest rohkem levinud masinaehitusmaterjalina tootmisseadmete valmistamisel. Sedasi on võimalik vähendada näiteks kiiresti liikuvate osade massi, mis omakorda muudab masina kiiremaks tänu lühematele kiirendus- või pidurdusaegadele. Samuti on võimalik väiksema liikuvmassiga kokku hoida energiat. Tekkivad jõud on väiksemad, mis võimaldab kasutada väiksema võimsusega masinat. Süsinikkiule annab lisaeelise nullilähedane soojuspaisumine ja vibratsiooni summutavad omadused. Need omadused on väga tähtsad näiteks mõõteseadmete juures ning seadmetel, mis töötavad väga erinevate temperatuuridega keskkondades, kus on vaja tagada mõõtmete võimalikult väikesed muutused. Vibratsiooni summutavad omadused muudavad süsinikkiust komposiitmaterjalid heaks valikuks mõõteseadmete ehitamisel, näiteks erinevad 3D-skännerid.

 

Drooni kere osad, droonid koosnevad enamasti süsiniktorudest ja plaatidest väljalõigatud detailidest. Süsinikplaat sobib hästi kuna on kerge ja tugev materjal, millest on üsna lihtne välja lõigata erikujulisi detaile (ilma et oleks vaja teha kalleid vorme). Droonide puhul on väga tähtis kaal, seega on otstarbekas kasutada veidi kallimat, kuid kergemat materjali. Kaalusäästu arvelt on võimalik saavutada drooni pikem lennuaeg või kasutada raskemaid kaameraid või muid lisaseadmeid.

 

Tehnikasport, erinevad detailid kaalusäästu eesmärgil. On võimalik valmistada erinevaid detaile võidusõidu mootorrataste, autode, paatide ja muude tehnikaspordi vahenditele. 

 

Noad, süsinikkiudplaatidest valmistatakse käsitöönuge, mida on võimalik valmistada üsna terava servaga. Kasutust leiavad need põhiliselt disain toodetena, paberinugadena jne. 

 

Noa käepidemed, süsinikkiud plaate kasutatakse käsitöönugade käepidemete valmistamiseks, sest materjal on kerge, tugev ning näeb visuaalselt hea välja. 

 

 

Ehted, sõrmused, süsinikkiu köitva välimuse tõttu kasutatakse seda materjali erinevate disainehete ning viimasel ajal aina enam ka süsinikkiud sõrmuste valmistamiseks.

 

Lennukite osad, lennukite juures kasutatakse järjest rohkem komposiitmaterjale, sealhulgas ka süsinikkiudplaatidest tehtud detaile. Eriti levinud on lennukite juures süsink/Nomex(aramiid) sandwich plaadid. 

 

Veesõidukite osad, purjepaatide vaheseinad, luugid, põrandad, kaitseplaadid. Veesõidukite puhul kasutatakse üsna palju süsinikkiud plaate, sest kerge ja tugev materjal võimaldab ehitada kergemaid ja kiiremaid veesõidukeid.

 

Kuidas töödelda?

 

 

Süsinikkiudplaate on võimalik töödelda kõikide enamlevinud meetoditega. Seda saab puurida, saagida, freesida ja lihvida. Kuna süsinikkiud on abrasiivne materjal, siis kuluvad tavapärased lõiketerad suhteliselt kiiresti. Teiseks probleemiks on plaatide lõikamise käigus tekkiv kahjulik tolm, mille kaitseks tuleks kasutada kaitsevahendeid. Eriti hoolikas tuleb olla hingamisteede kaitsmise osas. Soovitatav on kasutada vähemalt poolmaski. 

Keeruka ja täpse kujuga detailide valmistamiseks sobib hästi CNC freesimine. Sedasi on võimalik lõigata väga täpseid detaile, koos väikeste poldi või kruvi avadega ning vajadusel koos faaside ja süvenditega.

Teise meetodina sobib lõikamiseks vesilõikus, mis võimaldab lõigata natuke kiiremini kui CNC freesimine, kuid on väiksema täpsusega ja kehvema lõikepinnaga. Vesilõikus seab omajagu piiranguid lõigatava detaili kujule. Põhiliselt sobib see lihtsate 2D detailide jaoks, milles ei ole väikseid avasid, samuti ei saa lõigata süvendeid faase jne. 

Laserlõikus üldiselt ei sobi lõikamiseks, kuna raske on saavutada head lõikepinna kvaliteeti.

 

Komposiitdetailide ühendamine

 

Komposiitdetailide ühendamine on keerulisem kui näiteks tavapäraste metalldetailide ühendamine. Komposiitmaterjale ei saa kokku keevitada ning poltide, neetide ja kruvidega ühendamine on keerulisem kui metallide puhul. 

 

Liimimine, paljudes rakendustes on hea liitmisviis detailide ühendamine konstruktsiooni liimidega. Kasutatavad liimid on kahekomponentsed MMA (akrüül) või epoksiidliimid. Nende liimidega on võimalik ühendada detaile tugevalt ja jäädavalt. Liimide eeliseks on suur liitepind ja jõudude ühtlane jagunemine suure ala peale. Samuti ei tekita liimimine sisepingeid ega kõverdumist. Detaile ei saa liimida servakuti vaid alati tuleks eelistada suuremat ülekatet. Liimliite puhul on tähtis õigesti valitud liite tüüp. Vältida tuleks servakuti liimimist ning selliseid liiteid, kus tekkivad rebimisjõud.

Kokkulamineerimine, komposiitdetaile on võimalik edukalt kokku lamineerida. Tegemist on mahuka käsitööprotsessiga, kuid sedasi on võimalik saavutada väga suur tugevus ja ühtlaselt jagunenud jõud. Kokkulamineerimist kasutatakse enamasti väga suurte toodete puhul, näiteks suured komposiitmaterjalist mahutid. 

Poldid, kruvid ja needid, süsinikplaate on võimalik ühendada omavahel poltide, neetide ja kruvidega. See on üks lihtsamaid meetod detailide liitmiseks. Selle meetodi puuduseks on väga ebaühtlaselt jagunevad jõud ja pingekontsentraatorid, mis tekkivad kinnituselementide juures.  

 

Võrdlus teiste materjalidega

 

Süsinikust komposiitmaterjalid on väga hea kaalu ja tugevuse suhtega. See teeb süsinikkomposiitmaterjalist hea alternatiivse materjali rakendustesse, kus on vaja kokku hoida massi või teha sama massiga, aga hoopis tugevam asi. Süsinikkomposiitmaterjal on alternatiiv alumiiniumdetailide asendamiseks.

Süsinik komposiitmaterjalid ei ole termovormitavad, mida on paljud plastid ja metallid. Peale materjali tootmist ei ole enam võimalik valmis detaili kuju jäädavalt muuta. Seda pole võimalik painutada isegi mitte kuumutamise abiga.  Kui süsinikkomposiitmaterjalist detaili painutada, siis see paindub mingi maani ja peale kriitilise jõu ületamist murdub. 

Süsinkiudkomposiitmaterjalid on vibratsiooni summutavate omadustega, see annab eelise näiteks mõõteseadmete puhul ning samuti osade spordivahendite puhul kus on võimalik vähendada tekkivad lööke. Süsinikkiud komposiitmaterjalide teine eriomadus on väga väike soojuspaisumine. See on väga tähtis näiteks kosmosetehnikas mõõteseadmete täpsuse tagamisel, kus temperatuur kõigub lühikese aja jooksul väga suurtes piirides.