Nagrodzeni na Targach Plastpol 2018

Technologia wytwarzania lekkich kompozytów hybrydowych nagrodzona medalem na targach Plastpol

Innowacyjność procesowa technologii hybrydowej opracowanej przez Technische Universität Chemnitz polega na otrzymaniu polimerowych materiałów konstrukcyjnych w wyniku termoformowania w formie kompozytu wzmocnionego włóknem szklanym (tzw. blachy organicznej), połączonym z obtryskiem litego termoplastu oraz ekspandowanym polipropylenem EPP, w wyniku czego następuje trwałe połączenie i uformowanie gotowego wyrobu o niespotykanych właściwościach użytkowych i funkcjonalnych. Technologia wytwarzania lekkich kompozytów hybrydowych jest nowym sposobem kształtowania właściwości wyrobów, wymagającą zastosowania zaawansowanych technologicznie materiałów, maszyn/urządzeń oraz form wtryskowych o specjalnej konstrukcji. Obecnie powstaje demonstrator technologiczny, spełniający założenia technologii.

 

Producent renomowanych fotelików samochodowych dla dzieci firma Avionaut (Karwala) nawiązała współpracę z niemiecką uczelnią w Chemnitz. Efektem synergii było opracowanie na skalę światową fotelika nowej generacji ULTRALITE. Za to rozwiązanie przedsiębiorstwo Avionaut otrzymało prestiżową nagrodę KID’S TIME STAR 2017 na VIII Międzynarodowych Targach Zabawek i Artykułów dla Matki i Dziecka oraz RED DOT na targach w Kolonii. Koncepcja hybrydowej technologii została opracowana w ramach dalszej współpracy, której celem jest zmniejszenie masy fotelika nowego modelu ULTRALITE – AEROFIX z 8,00kg do  ≤ 6,00 kg, co jest innowacyjnym rozwiązaniem na skalę światową. Koncepcja w pełni automatycznego procesu zakłada wykorzystanie kompozytu polipropylenowego zbrojonego ciągłym włóknem szklanym w postaci arkusza o nazwie handlowej thermoPre (PP-GF) oraz  PP/GF20 z 20% zawartością włókna szklanego a także EPP.

Etap I – Polega na termoformowaniu kompozytu polipropylenowego wzmocnionego włóknem w postaci arkusza 2D przyciętego do zadanych rozmiarów. W zależności od wymaganej grubości może on być układany warstwowo. Do procesu termoformowania można stosować kompozyty zbrojone włóknem węglowym CFRP o grubości 0,13 mm lub kompozyty zbrojone włóknem szklanym GFRP o grubość = 0,29 mm.

Etap II – Ukształtowany element 3D zostaje umieszczony w formie wtryskowej, gdzie następuje jego obtrysk litym polipropylenem. Na tym etapie dołączane są dodatkowe elementy funkcyjne takie jak np. zawiasy, klipsy, elementy łączące.

Etap III – W kolejnym etapie powstają elementy wykonane z ekspandowanego PP. Środkiem spieniającym jest para wodna. Wytwarzane są elementy z EPP takie jak np. zagłówek, który tłumi drgania i charakteryzuje się wysoką zdolnością absorpcji energii.

 

Zastosowanie technologii hybrydowej pozwoli wielu wytwórcom na wprowadzenie innowacji produktowej, a w przypadku Aviunaut na stworzenie ultralekkich fotelików samochodowych, charakteryzujących się nowymi cechami i funkcjonalnością w porównaniu do konkurencyjnych rozwiązań. Produkt będzie nowością w skali międzynarodowej, a także światowej, ponieważ będzie charakteryzował się niespotykanymi właściwościami użytkowymi wynikającymi na przykład z zastąpienia dotychczas stosowanych wzmocnień metalowych, w fotelikach i nosidełkach dziecięcych przez polimerowe kompozyty włókniste.

 

Technologia wytwarzania kompozytów hybrydowych jest coraz śmielszą alternatywą dla wyrobów produkowanych z aluminium i stali. Charakteryzuje się wykorzystaniem obliczeń symulacyjnych do określenia rozkładu obciążeń i naprężeń w wyrobie, co pozwala na ich lokalne wzmacnianie włóknami ciągłymi w formie w postaci odpowiedniej taśmy lub splotu. Przedstawiona koncepcja technologii hybrydowej jest przykładem na postępującą automatyzację oraz cyfryzację produkcji przemysłowej z wykorzystaniem zaawansowanych, światowych technik. Nie bez znaczenia jest skrócenie czasu produkcji w porównaniu do dotychczas stosowanych na świecie procesów produkcyjnych z wykorzystaniem materiałów tradycyjnych na bazie metali. Rozwiązania te są przyjazne dla środowiska z racji małych ilość generowanych odpadów produkcyjnych.

 

W kontekście fotelików samochodowych przedsiębiorstwo Avionaut (Karwala) wykorzystując opracowaną technologię dba nie tylko o wysoką, jakość produkowanych fotelików ale również gwarantuje wysoki stopnień bezpieczeństwa fotelika przy jego jednoczesnej, niskiej wadze. Racjonalne obniżenie masy przy zachowaniu trwałości, funkcjonalności i spójności strukturalnej przekłada się na oszczędności. Światowa tendencja zmierza do systematycznego zmniejszania masy środków transportu, bo przekłada się to na niższe zużycie paliwa napędowego oraz mniejszą emisję dwutlenku węgla. Poza tym mniejsza masa fotelika ułatwi rodzicom transport dziecka. Wykorzystanie materiału thermo-Pre w konstrukcji zagłówka daje oszczędność materiału o ok. 15-30% w porównaniu z konwencjonalną technologią wytwarzania, przy zachowaniu wymaganych normami bezpieczeństwa właściwości wytrzymałościowych. Bardzo istotna jest również odporność materiału na pleśnie grzyby i wilgoć. Zastosowanie technologii, wdrożenie innowacyjnych produktów umożliwi wzrost konkurencyjności na rynku międzynarodowym, umożliwi rozwój technologiczny i produktowy. Przyczyni się do wzrostu gospodarczego, do tworzenia mocnego rynku, a także wzmocni bezpieczeństwo ekonomiczne wynikające w inwestycji na przyszłość.

 

Firma ONI-Wärmetrafo GmbH otrzymała wyróżnienie za technologię AquaClean za urządzenie do uzdatniania wody chłodniczej bez zastosowania biocydu. Nowoczesne rozwiązanie techniczne służy do oczyszczania przemysłowej wody technologicznej z zanieczyszczeń biologicznych i cząstek stałych.

 

System ONI-AquaClean jest niezależnym urządzeniem filtrującym wyposażonym we własną pompę obiegową i opiera się na wielostopniowym systemie filtracji wzbogaconym beziskrowym układem ozonowania. Pierwszy filtr AFM, z aktywnym materiałem filtrującym, wyposażony został w układ płukania wstecznego i służy przede wszystkim do usuwania większych cząstek stałych. Drugi, ultra dokładny filtr o dokładności filtracji do 0,02 μm usuwa mikrocząstki stałe, bakterie oraz wirusy. W kolejnym etapie dezynfekuje się wodę stosując technikę ozonowania w iskrobezpiecznym układzie. Dzięki technice ONI-AquaClean jest to możliwe bez stosowania biocydu, który ma negatywny wpływ na środowisko oraz konieczność jego ciągłego dozowana generuje spore koszty użytkowe. System pozwala na zredukowanie zanieczyszczenia bakteriami nawet o 99,9% już w czasie 3-4 tygodni stosowania. W przeprowadzonych u Klientów testach praktycznych na pracujących układach chłodzenia z rozległą siecią orurowania osiągnięto redukcję zanieczyszczenia biologicznego z wartości 10.000 CFU/ml (jednostki tworzące kolonie) do 100 CFU/ml, co jest górną granicą wymogów jakie powinna spełniać woda pitna.

System ONI-AquaClean wyposażony jest w proste w obsłudze oprogramowanie sterujące, które umożliwia kontrolę wyników pracy na monitorze komputera. To niezależne urządzenie, kompletnie orurowane i wyposażone we wszystkie niezbędne do pracy czujniki pomiarowe (przewodności, wartości pH, potencjału redoks, objętości przepływu) oraz elementy sterujące. Podłączenie do systemu chłodzenia jest bardzo proste, szybkie i przede wszystkim nie wymaga dodatkowych rezerw przepływu w oczyszczanej instalacji.

Główne zalety płynące z zastosowania rozwiązania to:

  1. Wzrost bezpieczeństwa i przebiegu procesów produkcyjnych wynikających z braku przerw z powodu złej jakości wody chłodniczej.
  2. Wyeliminowanie potrzeby stosowania środków chemicznych, które niekorzystnie wpływają na środowisko.
  3. Zredukowanie ilości bakterii w wodzie przemysłowej do 99,9%.
  4. Możliwość stosowania technologii nawet przy najbardziej skomplikowanych systemach orurowania we wszystkich gałęziach przemysłu, gdzie w użyciu jest woda przemysłowa.
  5. Eliminacja przestojów w produkcji wynikających z czyszczenia narzędzi czy wymiany zniszczonych przez korozję urządzeń.
  6. Zmniejszenie ilości dodatków antykorozyjnych.
  7. Łatwy dostęp do wszystkich komponentów urządzenia.
  8. Podczas procesu ozonowania nie są wytwarzane żadne szkodliwe produkty i substancje uboczne. Podczas rozkładu ozon rozpada się on do tlenu. Technologia  przyjazna środowisku naturalnemu.
  9. Zastosowanie ozonu umożliwia usunięcie zanieczyszczeń mikrobiologicznych i utlenianie rozpuszczonych w wodzie metali. Usunięcie biofilmu.

 

Technika ta z powodzeniem może być stosowana we wszystkich gałęziach przemysłowych, gdzie wykorzystywana jest woda przemysłowa. Utrzymanie „czystej wody” w obiegach chłodniczych jest bardzo ważne i zasadne z punktu widzenia drożności kanałów chłodzących np. w formach wtryskowych.  Ma to szczególnie ogromne znaczenie przy przetwórstwie tworzyw konstrukcyjnych o strukturze częściowo krystalicznej, ponieważ formy wtryskowe przeznaczone do tego typu tworzyw wymagają intensywnego  chłodzenia, szybkiego odprowadzania ciepła, precyzyjnej regulacji temperatury w układach. Szczególnie w formach z układem kanałów konformanych, stosowanych zwykle w stęplach, o małych średnicach, gdzie kształt kanałów odpowiada kształtom formy. Tutaj zasadnicze jest utrzymanie jednakowej temperatury na całej powierzchni gniazda formującego.

Magdalena Kazimierczuk