Mikä on komposiitti?

Komposiittimateriaali koostuu vähintään kahdesta materiaalista, jotka yhdessä antavat paremmat ominaisuudet kuin yksittäiset ainesosat.

Verkkosivustollamme tarkoitamme kuituvahvisteisia polymeerikomposiitteja, joissa on yleensä hiili-, lasi-, aramidi-, polymeeri-, tai luontaisia kuituja upotettuna polymeerimatriisiin. Myös muita matriisimateriaaleja voidaan käyttää, ja komposiitit voivat sisältää myös täyteaineita tai nanomateriaaleja, kuten grafeenia.

Lukuisten komponenttimateriaalien ja erilaisten prosessien ansiosta komposiitit ovat erittäin monipuolisia ja tehokkaita. Ne johtavat tyypillisesti kevyempiin, vahvempiin ja kestävämpiin ratkaisuihin verrattuna perinteisiin materiaaleihin.

Miksi käyttää komposiitteja?

Ensisijainen syy siihen, että komposiittimateriaaleja valitaan komponentteihin, on painonsäästö suhteellisesta jäykkyydestä ja lujuudesta. Esimerkiksi hiilikuituvahvisteinen komposiitti voi olla viisi kertaa lujempi kuin 1020-luokan teräs, mutta sen paino on vain viidenneksen pienempi. Alumiini (6061-luokka) on painoltaan paljon lähempänä hiilikuitukomposiittia, joskin se on edelleen jonkin verran painavampi, mutta komposiitin moduuli voi olla kaksinkertainen ja lujuus jopa seitsenkertainen.

Komposiittiteollisuuden kasvu

Komposiittiteollisuus on jännittävä ala työskennellä, koska uusia materiaaleja, prosesseja ja sovelluksia kehitetään koko ajan – kuten hybridejä neitseellisistä ja kierrätetyistä kuiduista valmistettuja kuituja, sekä nopeampaa ja automatisoidumpaa valmistusta. Maailmanlaajuiset komposiittimateriaalimarkkinat kasvavat noin 5 prosenttia vuodessa, ja hiilikuitujen kysyntä kasvaa 12 prosenttia vuodessa.

Yhdistyneissä noin 1 500 brittiläisessä yrityksessä Ison-Britannian komposiittituotemarkkinat ovat arviolta 2 puntaa.3 miljardiksi punnaksi vuonna 2015, ja ne voisivat kasvaa 12 miljardiin puntaan vuoteen 2030 mennessä (Viite: The 2016 UK Composites Strategy)

Milloin komposiitteja pitäisi käyttää?

Kuten kaikilla teknisillä materiaaleilla, myös komposiiteilla on erityisiä vahvuuksia ja heikkouksia, jotka olisi otettava huomioon määrittelyvaiheessa. Komposiitit eivät suinkaan ole oikea materiaali jokaiseen tehtävään.

Komposiittien kehittämisen tärkeimpänä liikkeellepanevana voimana on kuitenkin ollut se, että lujitteen ja matriisin yhdistelmää voidaan muuttaa komponentin vaadittujen loppuominaisuuksien saavuttamiseksi. Jos lopullisen komponentin on esimerkiksi oltava palonkestävä, voidaan kehitysvaiheessa käyttää palonkestävää matriisia niin, että sillä on tämä ominaisuus.

Painon vähentäminen

• Ensisijainen syy, miksi komposiitteja valitaan, on parannettu ominaislujuus / -jäykkyys (lujuus / jäykkyys, joka on ominaislujuus painoyksikköä kohti).
• Tämä auttaa vähentämään polttoaineen kulutusta tai kasvattamaan kiihdyttävyyttä tai toimintasäteen pituutta kulkuneuvoissa.
• Se mahdollistaa helpomman ja nopeamman asennuksen tai robottivarsien nopeamman liikkeen ja vähentää tukirakenteita tai perustuksia.
• Se parantaa laivojen ja offshore-rakenteiden ylävakautta ja kelluvuutta syvänmeren sovelluksissa.

Kestävyys ja kunnossapito

• Komposiitit eivät ruostu, mikä on ratkaisevan tärkeää erityisesti merellisissä ja kemiallisissa ympäristöissä. Huolto- ja maalaustarve vähenee tai poistuu kokonaan.
• Merimoottoreiden ja siltojen komposiittilaakerit eivät tarvitse voitelua eivätkä ruostu.
• Yhdistettynä erinomaiseen väsymiskestävyyteen komposiitit voivat pidentää tuotteiden käyttöikää moninkertaisesti monissa sovelluksissa.

Lisätty toiminnallisuus

• Komposiitit ovat lämpöeristeitä, mikä on hyvä palo- ja räjähdyssuojauksessa tai kryosovelluksissa.
• Sähköeristys on hyödyllinen rautateiden radanvarsirakenteissa ja tutkien läpinäkyvyydessä. Tarvittaessa voidaan integroida johtava verkko tai pinnoite esim. tutkan heijastamiseksi tai salaman ohjaamiseksi pois.
• Sensorit, elektroniikka ja kaapelointi voidaan upottaa.

Suunnittelun vapaus

• Komposiittien muotoilu mahdollistaa arkkitehtonisen muodon vapauden.
• Monet osat voidaan yhdistää yhdeksi, ja jäykisteet, lisäosat jne. voidaan integroida muottiin.
• Komposiitit voidaan räätälöidä käyttökohteeseen sopiviksi valitsemalla valmistusmateriaalit ja upottamalla lisätoiminnallisuuksia.

Komposiitit voidaan räätälöidä käyttökohteeseen sopiviksi.