Trong các ứng dụng mà người tiêu dùng là người dùng cuối, vật liệu composite thường phải đáp ứng một số yêu cầu thẩm mỹ nhất định. Tuy nhiên,vật liệu gia cường sợicó giá trị tương đương trong các ứng dụng công nghiệp, nơi khả năng chống ăn mòn, độ bền cao và độ bền là những yếu tố thúc đẩy hiệu suất. #Hướng dẫn tài nguyên#Chức năng#Tải lên
Mặc dù việc sử dụng vật liệu composite trong các thị trường hiệu suất cao như hàng không vũ trụ và ô tô thường thu hút sự chú ý rộng rãi của ngành, nhưng thực tế là hầu hết các vật liệu composite được sử dụng đều được sử dụng trong các bộ phận không có hiệu suất cao. Thị trường công nghiệp nằm trong danh mục này, nơi các đặc tính vật liệu thường nhấn mạnh vào khả năng chống ăn mòn, khả năng chống chịu thời tiết và độ bền.
Độ bền là một trong những mục tiêu của SABIC (đặt tại Riyadh, Ả Rập Xê Út), có trụ sở tại nhà máy sản xuất op Zoom ở Bergen, Hà Lan. Nhà máy bắt đầu hoạt động vào năm 1987 và xử lý clo, axit mạnh và kiềm ở nhiệt độ cao. Đây là môi trường có tính ăn mòn cao và ống thép có thể hỏng chỉ sau vài tháng. Để đảm bảo khả năng chống ăn mòn và độ tin cậy tối đa, SABIC đã chọn nhựa gia cường sợi thủy tinh (GFRP) làm ống và thiết bị chính ngay từ đầu. Những cải tiến về vật liệu và sản xuất trong nhiều năm qua đã dẫn đến việc thiết kế các bộ phận composite. Tuổi thọ được kéo dài đến 20 năm, do đó không cần phải thay thế thường xuyên.
Ngay từ đầu, Versteden BV (Bergen op Zoom, Hà Lan) đã sử dụng ống GFRP làm bằng nhựa, thùng chứa và các thành phần từ DSM Composite Resins (hiện là một phần của AOC, Tennessee, Hoa Kỳ và Schaffhausen, Thụy Sĩ). Tổng cộng có 40 đến 50 km đường ống composite được lắp đặt tại nhà máy, bao gồm khoảng 3.600 đoạn ống có đường kính khác nhau.
Tùy thuộc vào thiết kế, kích thước và độ phức tạp của bộ phận, các thành phần composite được sản xuất bằng phương pháp quấn sợi hoặc lắp ráp thủ công. Một cấu trúc đường ống điển hình bao gồm một lớp chống ăn mòn bên trong có độ dày từ 1,0-12,5 mm để đạt được khả năng chống hóa chất tốt nhất. Lớp cấu trúc dày 5-25 mm có thể cung cấp độ bền cơ học; lớp phủ bên ngoài dày khoảng 0,5 mm, có thể bảo vệ môi trường nhà máy. Lớp lót cung cấp khả năng chống hóa chất và hoạt động như một rào cản khuếch tán. Lớp giàu nhựa này được làm bằng màng thủy tinh C và tấm thủy tinh E. Độ dày danh nghĩa tiêu chuẩn là từ 1,0 đến 12,5 mm và tỷ lệ thủy tinh/nhựa tối đa là 30% (dựa trên trọng lượng). Đôi khi rào cản ăn mòn được thay thế bằng lớp lót nhiệt dẻo để chứng minh khả năng chống chịu tốt hơn với các vật liệu cụ thể. Vật liệu lót có thể bao gồm polyvinyl clorua (PVC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF) và ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE). Đọc thêm về dự án này tại đây: “Đường ống chống ăn mòn đường dài”.
Độ bền, độ cứng và trọng lượng nhẹ của vật liệu composite ngày càng có lợi hơn trong lĩnh vực sản xuất. Ví dụ, CompoTech (Sušice, Cộng hòa Séc) là một công ty dịch vụ tích hợp cung cấp thiết kế và sản xuất vật liệu composite. Công ty cam kết ứng dụng quấn sợi tiên tiến và lai. Công ty đã phát triển một cánh tay rô bốt sợi carbon cho Bilsing Automation (Attendorn, Đức) để di chuyển tải trọng 500 Kilôgam. Tải trọng và các công cụ thép/nhôm hiện có có trọng lượng lên tới 1.000 kg, nhưng rô bốt lớn nhất đến từ KUKA Robotics (Augsburg, Đức) và chỉ có thể xử lý tới 650 kg. Giải pháp thay thế hoàn toàn bằng nhôm vẫn còn quá nặng, tạo ra khối lượng tải trọng/công cụ là 700 kg. Công cụ CFRP giảm tổng trọng lượng xuống còn 640 kg, giúp ứng dụng rô bốt trở nên khả thi.
Một trong những thành phần CFRP mà CompoTech cung cấp cho Bilsing là cần trục hình chữ T (T-shaped boom), là một thanh dầm hình chữ T có hình vuông. Cần trục hình chữ T là một thành phần phổ biến của thiết bị tự động hóa thường được làm bằng thép và/hoặc nhôm. Nó được sử dụng để chuyển các bộ phận từ bước sản xuất này sang bước sản xuất khác (ví dụ, từ máy ép sang máy đục lỗ). Cần trục hình chữ T được kết nối cơ học với thanh chữ T và cánh tay được sử dụng để di chuyển vật liệu hoặc các bộ phận chưa hoàn thiện. Những tiến bộ gần đây trong sản xuất và thiết kế đã cải thiện hiệu suất của đàn piano CFRP T về các đặc điểm chức năng chính, các đặc điểm chính là độ rung, độ lệch và biến dạng.
Thiết kế này giúp giảm độ rung, độ lệch và biến dạng trong máy móc công nghiệp, đồng thời giúp cải thiện hiệu suất của chính các bộ phận và máy móc làm việc với chúng. Đọc thêm về cần trục CompoTech tại đây: “Cần trục T-Boom composite có thể tăng tốc quá trình tự động hóa công nghiệp”.
Đại dịch COVID-19 đã truyền cảm hứng cho một số giải pháp thú vị dựa trên vật liệu composite nhằm giải quyết những thách thức do căn bệnh này đặt ra. Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Canada) lấy cảm hứng từ trạm xét nghiệm COVID-19 bằng polycarbonate và nhôm do Bệnh viện Brigham and Women's (Boston, Massachusetts, Hoa Kỳ) thiết kế và xây dựng vào đầu năm nay. Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Canada) đã phát triển phiên bản nhẹ hơn của riêng mình bằng cách sử dụng vật liệu composite gia cố sợi thủy tinh.
IsoBooth của công ty dựa trên thiết kế ban đầu do các nhà nghiên cứu tại Trường Y Harvard phát triển, cho phép các bác sĩ lâm sàng đứng tách biệt với bệnh nhân và thực hiện xét nghiệm tăm bông từ bàn tay đeo găng tay bên ngoài. Kệ hoặc khay tùy chỉnh ở phía trước gian hàng được trang bị bộ dụng cụ xét nghiệm, vật tư và bình đựng khăn lau khử trùng để vệ sinh găng tay và đồ bảo hộ giữa các bệnh nhân.
Thiết kế Imagine Fiberglass kết nối ba tấm xem polycarbonate trong suốt với ba tấm sợi thủy tinh roving/sợi polyester màu. Các tấm sợi này được gia cố bằng lõi tổ ong polypropylene, nơi cần thêm độ cứng. Tấm composite được đúc và phủ một lớp gel màu trắng ở bên ngoài. Tấm polycarbonate và cổng tay được gia công trên bộ định tuyến CNC Imagine Fiberglass; các bộ phận duy nhất không được sản xuất tại chỗ là găng tay. Buồng nặng khoảng 90 pound, có thể dễ dàng được hai người mang vác, sâu 33 inch và được thiết kế cho hầu hết các cửa thương mại tiêu chuẩn. Để biết thêm thông tin về ứng dụng này, vui lòng truy cập: “Vật liệu composite sợi thủy tinh cho phép thiết kế băng ghế thử nghiệm COVID-19 nhẹ hơn”.
Chào mừng bạn đến với SourceBook trực tuyến, phiên bản tương tự của SourceBook Composites Industry Buyer's Guide do CompositesWorld xuất bản hàng năm.
Bồn chứa thương mại hình chữ V đầu tiên của Công ty Phát triển Công nghệ Composite báo hiệu sự phát triển của công nghệ quấn sợi trong lưu trữ khí nén.