Fűthető kompozit szerszámok fejlesztése, gyártása és alkalmazása
Napjainkban, amikor az energiaválság az élet minden területén érezteti hatását, kiemelt szerep jut az energiahatékonyságnak. Ennek következtében a kutatás-fejlesztés területén az elsődleges célok közé tartozik az energiatakarékos és -hatékony megoldások létrehozása a termelő vállalatok számára. A kompozitgyártás esetében erre egy kiváló lehetőséget kínálnak a fűthető kompozit szerszámok. Ezek olyan multifunkcionális kompozitok, amelyekben a fűtőszövetek alkalmazásával a szénszál vezetőképességét használjuk ki. A fűtőszövetek többnyire üvegszövetre varrt, fektetett szén rovingokból épülnek fel. Az üvegszövet hordozórétegként szolgál, biztosítja a fűtőszövet kezelhetőségét és a szén rovingok pozicionálását, míg a fűtő funkciót a szén rovingok látják el. A fűthető kompozitszerszámok nagy előnyét a többi elterjedt technológiával szemben – pl.: kemencében történő fűtés, meleg víz keringetése, infralámpa – a hőátadás módja jelenti. A kontakt hőátadás biztosítja a hatékonyabb hevítést, ami rövidebb ciklusidőt, ezáltal nagyobb termelékenységet biztosít.
Előnyös tulajdonságaik miatt a fűthető kompozit szerszámok számos kutatás témájaként szolgálnak. Czarnocki és társai [1] szén-epoxi kompozitszerszámot építettek, amelyet szén rovingok segítségével, ellenállás alapon hevítettek, miközben mérték a szerszám felületén a hőmérséklet-eloszlást, illetve a deformációt. Azt tapasztalták, hogy a termékgyártás viszonylag egyenletes hőmérséklet-eloszlás és kismértékű szerszámdeformáció mellett ment végbe. Jayasree és társai [2] kutatásuk során egy repülőgép szárnyprofil gyártásához használatos, fűthető kompozit szerszámot fejlesztettek, amellyel a hagyományos eljárásokhoz képest lényegesen kisebb energiaigénnyel gyárthatók termékek. Modelljeik alapján a szerszám felületén egyenletes hőmérséklet-eloszlás és a térhálósodási reakció lejátszódásához megfelelő hőmérséklet érhető el.
Munkám során az alkalmazott fűtőszöveteken végrehajtott előkísérleteket követően a hagyományos szerszámépítési irányelveket szem előtt tartva, egy réteg fűtőszövet felhasználásával alakítottam ki a kompozit szerszámokat. Az optimális rétegrendet előkísérletek segítségével határoztam meg. Az így előállított szerszámokkal végzett vizsgálatok eredményei biztatónak bizonyultak. A szerszámmal viszonylag homogén hőmérséklet-eloszlás érhető el a fűtött zónában, továbbá a termékgyártás során jó formakövetés biztosítható.
Irodalom:
[1] Czarnocki, P., Boczkowska, A., Frączek, W., Chabera, P., Kubis, M., Marjanowski, J., & Mikke, R. (2018). Carbon Fiber/Epoxy Mold with Embedded Carbon Fiber Resistor Heater - Case Study. SAE International Journal of Materials and Manufacturing, 11(2), 105–112.
[2] Jayasree, N., Omairey, S., Kazilas, M.: Novel multi-zone self-heated composites tool for out-of-autoclave aerospace components manufacturing. Science and Engineering of Composite Materials, 27 (1), 325-334 (2020).
szerző
-
Marton Gergő Zsolt
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Szebényi Gábor
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Sántha Péter
PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék -
Faurné Csukat Gabriella
Értékesítő, Novia Kft. (külső)
