napsáno Humphrey Carter na 15 května, 2019 v Novinky Články

Stáhněte si pojednání Kompozity v konstrukcích strojů

Když se zmíníte před většinou techniků o kompozitních materiálech, většinou si představí složité konstrukce dílů pro letectví a vesmírné projekty nebo součásti vozů formule jedna. A přitom si tyto všestranné materiály nacházejí cestu do všech podob průmyslových aplikací. A to i v oblastech, kde se tradičně volily materiály jako ocel nebo hliník.

Až dosud bylo použití kompozitů mimo aplikací vyžadujících nízkou hmotnost limitováno na specializované stroje a systémy automatizace. Důvodem byla částečně cena, protože kompozity jsou dražší než ocel nebo hliník. Častějším důvodem ale bývá, že konstruktéři a technologové výroby ještě zcela neobjevili skutečné výhody, které kompozitní materiály přinášejí do mnohem širší oblasti strojních systémů.

Fyzikální a mechanické výhody

Nosníky z kompozitů využívané například v automatizaci nebo v systémech pro manipulaci s materiálem mají oproti svým ocelovým nebo hliníkovým protějškům nesporné fyzikální a mechanické výhody. Konstrukce z kompozitů jsou lehčí, tužší a dají se vyrobit tak, aby nabízely vyšší útlum vibrací. Z nich vyrobené strojní systémy pak mohou pracovat mnohem vyšší rychlostí a dosahovat přitom vyšší přesnosti a opakovatelnosti.

Výrobci tvářecích a obráběcích strojů jsou pod neustálým tlakem na zvyšování kapacity, kvality a časového výkonu. Zjišťují, že součásti z kompozitu vyztuženého uhlíkovým vláknem se dají navrhnout tak, aby dosahovaly dvojnásobné tuhosti než ocel, a to při čtvrtinové hmotnosti. Schopnost tlumit vibrace je přitom dvacetkrát vyšší než u oceli, a co je podstatné, ve kterékoliv ose lze dosáhnout nulové tepelné roztažnosti.

Nákladové výhody

Při porovnávání nákladů na díly z oceli nebo hliníku s náklady na díly z kompozitu je třeba brát v potaz celý obraz.

Zaprvé, moderní výrobní postupy kompozitů produkují přesné komponenty, které mají jen minimální požadavky na následné úpravné operace. Kratší čas věnovaný přípravě dílu k montáži do stroje výrazně zmenšuje rozdíl v nákladech.

Zadruhé, nižší hmotnost velkých pohyblivých součástí umožňuje konstruktérům volit menší ložiska, motory a další součásti související s pohybem. A poté, co se stroj uvede do provozu, tato nižší hmotnost trvale generuje úspory nákladů za energie, které mohou v době životnosti stroje splatit vyšší vstupní cenu materiálu.

Eagle zdvojnásobil přesnost laserového řezání

Composite traverse

Výhody kompozitových konstrukcí lze doložit na nedávném projektu pro výrobce laserových strojů Eagle. Tato firma potřebovala snížit hmotnost a průhyb 3,1 metrů dlouhého příčného nosníku v ose Y, který používala v jednom ze svých modelů laserové řezačky. Původní ocelový díl jsme nahradili tenkostěnnou konstrukcí z kompozitu a pěnovým jádrem, čímž jsme dosáhli snížení hmotnosti nosníku o celých 44 % a zároveň zvýšili jeho tuhost.

Firma Eagle využila těchto zlepšených parametrů ke zdvojnásobení maximální akcelerace nosníku z 3g na 6g, což následně zkrátilo dobu potřebnou pro řezání plotny materiálu až o 30 %. Vyšší tuhost dílu k tomu navíc přispěla zvýšením přesnosti až o 50 %.

Chcete-li zjistit, jak by vám CompoTech mohl pomoci s vaším projektem, ozvěte se nám.

Podrobnější informace si můžete stáhnout v pojednání pojednání o kompozitech nebo kontaktujte CompoTech některým ze způsobů uvedených na stránce kontakty.