Ang larangan ng paggamit ng composite material

Ang mga komposit na materyales ay inihahanda sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawa o higit pang ibang mga materyales upang ang mga ito ay magpuno at mapabuti ang isa't isa, ngunit mapanatili ang kani-kanilang natatanging mga katangian sa huling produkto.

plastic sheet extrusion machine

mga makina para sa pag-recycle ng plastik

Dahil sa kanilang mahusay na pagganap, ang mga composite material ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan, at ang seryeng ito ng mga artikulo ay kukuha ng isang komprehensibong imbentaryo ng mga pangunahing larangan ng aplikasyon ng mga composite material, kabilang ang: aerospace, industriya ng automotive, konstruksyon, enerhiya, imbakan ng enerhiya, imprastraktura, pandagat, mga pipeline at tangke ng imbakan, palakasan at libangan, transportasyon at iba pang sampung larangan.

1

Aerospace

Ang mga pangunahing aeronautical OEM tulad ng Airbus ng Europa at Boeing ng US ay nagpakita ng potensyal para sa malawakang aplikasyon ng mga composite sa abyasyon, habang ang NASA ay naghahanap ng mga tagagawa ng composite para sa mga rocket at iba pang spacecraft na may mga makabagong solusyon sa composite.

Ang proporsyon ng mga composite material sa bawat bagong henerasyon ng sasakyang panghimpapawid na binuo ng Boeing ay tumaas, at ang proporsyon ng mga composite material sa Boeing 787 Dreamliner ay lumampas sa 50%. Ang mga pangunahing bahagi ng istruktura ng Boeing 787 Dreamliner ay gawa sa mas maraming carbon-fiber na "sandwich" composites at mga advanced na carbon-fiber laminates, na lumalayo sa mga archaic fiberglass composites.

Sa kabilang banda, ang mga aramid fiber ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga leading at trailing edge wing assemblies pati na rin sa napakatigas at napakagaan na mga bulkhead, tangke ng gasolina at sahig. Bukod pa rito, ang mga advanced na composite material na binubuo ng mga high-strength at matibay na fiber na nakabaon sa mga karaniwang matrix material ay malawakang ginagamit din sa industriya ng aerospace.

2

Automotive industriya

Bilang pinakamalaking merkado para sa mga composite materials, hindi na bago sa industriya ng automotive ang mga composite materials. Bukod sa nangungunang disenyo ng sasakyan, ang mga composite materials ay nakakatulong din upang gawing mas magaan at mas matipid sa gasolina ang mga sasakyan. Ang mga sasakyan ay nangangailangan ng maaasahan at sabay-sabay na mga mekanismo na may mga bahaging kayang tiisin ang friction, corrosion, at pagbabago-bago ng temperatura.

Ang mga kamalian sa disenyo o produksyon ay makakaapekto sa pagganap at maaaring magdulot ng malaking gastos sa negosyo ng tagagawa. Kung ikukumpara sa metal na bakal, ang pagganap ng mga composite na materyales ay nakakatugon at lumalampas sa mga pangangailangan ng industriya ng automotive. Kabilang sa mga natatanging katangiang ito ang:

mababang koepisyent ng thermal expansion

Napakahusay na katatagan ng dimensyon para sa pagpapanatili ng hugis at pagiging maaasahan

Paglaban sa kalawang sa basa at tuyong mga kondisyon

Mataas na lakas ng impact para makatiis sa paulit-ulit na paggamit

Medyo magaan ang timbang upang mabawasan ang kabuuang masa ng sasakyan

Mas mahusay na pagkakabukod ng tunog at mas mahusay na pagganap

Katanggap-tanggap sa pagpipinta, kabilang ang kakayahang matugunan ang mga kinakailangan sa ibabaw na Class A, mga proseso ng pagpipinta at paghurno

Madaling gawin at medyo mababa ang gastos

Karaniwang aplikasyon ng mga composite na materyales sa mga panloob at panlabas na istruktura ng sasakyan

Ang mga composite na materyales ay malawakang ginagamit sa isang serye ng mga istrukturang bahagi ng sasakyan, mula sa mga headlight housing hanggang sa mga electrical at thermal insulation component sa ilalim ng hood, hanggang sa panlabas na bahagi ng katawan ng sasakyan, mga panloob na istruktura at mga trim part. Ang mga karaniwang aplikasyon ng mga composite na materyales sa mga piyesa ng sasakyan ay nakalista sa ibaba:

Mga deflector at spoiler

paggamit ng sari-sari

Kahon at takip ng baterya

Mga bumper at bumper beam

Mga takip ng ulo ng silindro (hal. mga balbula, rocker arm, cam)

Frame ng bintana/sunroof

Plato ng pagbubukas ng grill sa harap

lalagyan ng headlight sa harap

Mga panangga sa init (hal. makina, transmisyon)

Mga Strut at Pantakip

3

Sektor ng konstruksiyon

Ang komunidad ng konstruksyon ay nakakaranas ng malaking paglago sa pag-unawa at paggamit ng mga composite na materyales. Ang mga composite ay nagbibigay sa mga arkitekto at taga-disenyo ng mataas na pagganap at halaga sa malalaking proyekto, at ang kanilang paggamit sa komersyal at residensyal na konstruksyon ay tumataas.

Sa isang kamakailang artikulo, ang Palari Group ay nagtatayo ng mga napapanatiling komunidad at tahanan na may 3D printing. Ang Mighty Buildings ay isang kumpanya ng teknolohiya sa konstruksyon na gumagamit ng 3D printing, robotics, at automation upang lumikha ng abot-kaya at napapanatiling mga tahanan. Ang pangunahing bloke ng gusali ng bahay ay ang Mighty Panel, isang 3D printed na 100% polymer composite panel na may structural, insulation, MEP integration, air/moisture/fire barrier at interior/exterior finishes. Ang Mighty Buildings ay nag-iimprenta ng mga indibidwal na panel sa pabrika nito, pagkatapos ay ina-assemble ang mga ito para maging mga bahay sa construction site.

Sa konstruksyon, ang mga katangiang mataas ang tibay ng carbon fiber ay may positibong papel. Ang carbon fiber ay napakalakas, malambot at madaling ilatag, at maaaring gamitin sa pagkukumpuni at pagpapatibay ng mga gusali upang magmukha itong mga bagong gusali. Ang mga carbon fiber laminates ay malawakang ginagamit upang mapataas ang bigat ng mga sahig at haligi. Bukod pa rito, ang carbon fiber ay lumalaban sa pinsala ng lindol, kaya maaari rin itong gamitin para sa pagpapatibay ng istruktura ng mga bagong gusali at bilang kapalit ng prefabricated steel.

4

Larangan ng imbakan ng enerhiya

Ang mga multifunctional energy storage composites (MESC) ay nabubuo sa pamamagitan ng paglalagay ng mga patong ng baterya sa istraktura, gamit ang mga interlocking rivet na nagse-secure sa mga patong ng baterya, na tumutulong upang mapabuti ang mga mekanikal na katangian. Ipinapakita ng mga eksperimental na pagsubok na ang mga MESC ay maaaring magkaroon ng maihahambing na electrochemical na pag-uugali sa iba pang mga materyales. Kung ikukumpara sa mga pouch cell, ang mga MESC ay nakakamit ng 15 beses na mas mataas na mechanical stiffness sa 60% encapsulation efficiency.

Ang iba pang mga kinatawan na aplikasyon ng mga composite sa pag-iimbak ng enerhiya ay kinabibilangan ng:

Mga Tangke ng Hydrogen para sa Aerospace

Hydrogen Fuel Cell System

Baterya ng natural na composite na materyal

5

larangan ng imprastraktura

Sa mahigpit na pagsasalita, walang mahigpit na pagkakaiba sa pagitan ng imprastraktura at mga gusali. Sa mga nakaraang taon, sa paglitaw ng mga bago, mababang halaga, at mataas na pagganap na mga materyales na istruktural na composite, ang pagtatayo ng imprastraktura ay pumasok sa isang bagong yugto. Hindi lamang maaaring palitan ng fiber-reinforced plastic (FRP) ang bakal sa maraming istrukturang may dalang karga, kundi napatunayan din na magagawa ang pagpapatibay ng mga konkretong biga gamit ang panloob o panlabas na nakadikit na fiber-reinforced plastic (FRP).

Ang mga composite na gawa sa salamin, aramid o carbon fiber ay lalong isinasaalang-alang para sa pretensioning, posttensioning o reinforcing concrete. Upang palitan ang kinakalawang na rebar, ang mga FRP system ay maaaring gamitin kalaunan sa mga concrete bridge deck o iba pang mga panlabas na istruktura ng sahig na kongkreto.

Ang resistensya sa kalawang ay isa sa mga pangunahing salik na nagpapaganda sa carbon fiber sa sektor ng imprastraktura. Hindi kinakaingin at kinakalawang ang carbon fiber, kaya maaaring manipis nang husto ang patong ng kongkretong carbon fiber, dahil hindi na kailangang isaalang-alang ang anticorrosion tulad ng steel core, na lubos na nakakabawas sa dami ng kongkretong ginagamit sa gusali, at mayroon ding iba pang mga benepisyo, tulad ng pagbawas ng mga gastos at pagpapabilis ng pag-usad ng konstruksyon, pagpapaikli ng oras ng pagpapatuyo, atbp. Bukod pa rito, dahil sa mahusay nitong electrical conductivity, maaaring gamitin ang carbon fiber upang protektahan ang electromagnetic interference, makapagpadala ng impormasyon tungkol sa mga parameter ng gusali, at maging isang mahalagang bahagi ng mga smart building.

6

Bagong larangan ng enerhiya

Ang paggamit ng mga composite na materyales sa renewable energy ay gaganap ng lalong mahalagang papel sa pamamagitan ng paglikha ng mga istrukturang maaaring gumamit ng napapanatiling enerhiya. Ang mas mababang timbang, mas mababang gastos sa transportasyon at pag-install at, higit sa lahat, mas mababang gastos sa pagpapanatili sa buong buhay ng istraktura kumpara sa mga istrukturang metal ang naglagay sa mga composite bilang de facto na materyal para sa malalaking proyekto. Magbigay ng mga matipid na solusyon.

Ang magaan at masalimuot na hugis ng airfoil ng mga blade ng wind turbine ang dahilan kung bakit nangunguna ang mga composite sa larangang ito, gamit ang mga molde na idinisenyo upang gumawa ng mga blade nang matipid sa kaunting paggawa. Ang kasalukuyang pananaliksik at pag-unlad ay naglalayong matugunan ang mas malaking sukat na kinakailangan para sa mga blade ng turbine at rotor para sa mga sistemang nakabase sa lupa at malayo sa pampang.

7

bukid ng karagatan

Sa loob ng mga dekada, ang mga FRP composite ay matagumpay na ginamit sa mga aplikasyon sa dagat tulad ng mga radom at mass structure, mga superyacht, mga work boat at mga leisure boat. Kamakailan lamang, ang FRP ay ginamit sa mga hindi gaanong kilalang aplikasyon tulad ng mga bearings, propeller, commercial hatches, exhaust, at mga istruktura sa bubong.

Ang paggamit ng glass fiber composites sa mga aplikasyon sa dagat ay isa sa mga unang mahahalagang larangan ng aplikasyon ng GRP. Binago nito ang kakayahang magdisenyo at gumawa ng malalaking composite structures sa maraming larangan. Ang bangka ay ginagawa sa UK gamit ang iba't ibang proseso kabilang ang hand laid GRP, resin infusion, thermoplastic at high performance carbon fiber prepreg para sa mga racing yacht.

Ang mga pangunahing bentahe ng GRP sa mga aplikasyon sa dagat ay:

Paglaban sa kapaligiran, kabilang ang kawalan ng pagkabulok, paglaban sa kalawang, atbp.

Kakayahang iproseso ang mga istrukturang walang pinagtahian at masalimuot ang hugis

Kakayahang isaayos ang lakas upang umangkop sa mga kondisyon ng pagkarga

Napakahusay na katangian ng tibay-sa-timbang - Ang mga istrukturang pandagat na GRP ay karaniwang kalahati ng bigat ng katumbas na mga istrukturang bakal.

mababang maintenance at madaling pagkukumpuni

mahusay na tibay

Ang mga bangkang pangsagwan ay mas malawakang gumagamit ng mga composite na materyales kaysa sa anumang iba pang istrukturang pandagat. Dahil sa mga espesyal na pangangailangan, ang mga materyales na ginamit ay hindi karaniwang mga materyales sa pagtatayo ng pandagat. Ang pinakamababang timbang at pinakamataas na higpit ay mahalaga sa disenyo nito upang makapaglayag sa pinakamataas na bilis at mapaglabanan ang mga epekto ng mga alon at iba pang elemento ng kapaligirang pandagat.

Ang mga carbon fiber reinforced epoxy composites ay karaniwang ginagamit para sa mga honeycomb o foam cored hull, frame, keel, mast, rod at boom, carbon winch drums at shafting. Ang paggamit ng FRP ay nakakatulong upang mapabuti ang performance at mabawasan ang panganib ng mga depekto sa nabigasyon at pagkasira sa ilalim ng iba't ibang internasyonal na kondisyon ng paglalayag.

8

Patlang ng sistema ng tubo

Mahigit 25 taon nang ginagamit ang mga composite piping system sa mga planta ng kemikal. Ang paggamit ng mga composite material sa mga aplikasyong pang-industriya ay naging laganap noong dekada 1970. Sa kasalukuyan, ang mga composite piping at instalasyon ng tangke ay tumataas sa mga aplikasyon sa itaas at ibaba ng lupa, komersyal, munisipalidad, at residensyal. Ang murang natural gas ay lalong nagpapalawak ng merkado habang ang mga bagong pasilidad ng kemikal ay nabubuo at ang mga lumang pasilidad ay lumalawak.

Ang mga karaniwang aplikasyon at produkto ng mga composite pipe ay kinabibilangan ng:

kontrol ng polusyon sa hangin

Aquaculture

chemical processing

pagkapuksa

Petroleum at natural gas

Paggamot ng Tubig at Wastewater

padaanin sa tubo

Mga Fitting at Liner

Sistema ng pipeline

Lining ng tangke ng gasolina

tangke ng imbakan ng langis

Lalagyan ng proseso

Scrubber

balbula

9

Larangan ng isports at libangan

Ang carbon fiber ay palaging prominente sa larangan ng mga gamit pang-isports, mula sa karera hanggang sa skiing, golf, pangingisda at tennis, ang carbon fiber ay malawakang ginagamit. Dahil sa pagtaas ng popularidad at pagbaba ng presyo ng carbon fiber, mas ginagamit ito sa mga gamit pang-isports.

Ang carbon fiber ay ginagamit na ngayon sa maraming raketa, snowboard, sled, hockey stick, fishing rod, golf club, bisikleta, surfboard, saranggola, sapatos at iba pang mga produktong pampalakasan.

Carbon Fiber sa Palakasan at Paglilibang

Sa kasalukuyan, 7 sa 10 pinakasikat na outdoor sports at leisure activities ang gumagamit ng mga composite materials. Ang mga fiberglass at carbon fiber reinforced composites ay patuloy na pumapalit sa kahoy at metal sa mga fishing rod, tennis racket, spars/shafts para sa kayak paddles, windsurfing masts at boards, hockey sticks, saranggola at bicycle handlebars.

10

transportasyon

May kalakaran sa industriya ng transportasyon na gumamit ng mas malalaking sasakyan. Bus man, tren, o articulated truck, simple lang ang ideya: magdala ng mas maraming kargamento. Ang hamon ay ang makahanap ng mga paraan upang ligtas na makapagdala ng mas malalaking kargamento habang nakakatipid ng gasolina at nakakabawas ng epekto sa kapaligiran. Ang mga composite ay nag-aalok ng kahanga-hangang sagot sa hamong ito.