17 października 2021


W ubiegłym roku, na targach Kompozyt Expo w Krakowie, główną nagrodę w kategorii „Najlepszy Wyrób Kompozytowy” przyznano grupie naukowców z Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie, z Instytutu Konstrukcji Lekkich i Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych (ILK) za pojazd o nazwie FiF (jest to tzw. demonstrator technologii). 


Werner Hufenbach, Andrzej Czulak, Marta Czulak

W ramach projektu „Textile-reinforced composite components for function-integrating multi-material design in complex lightweight applications”, zostały opracowane naukowe podstawy i metody projektowania z wykorzystaniem innowacyjnych materiałów kompozytowych, wzmacnianych włóknami – „Hybrid Yarn Textile Thermoplastic” (HYTT), które wykorzystano do wykonania tego nowoczesnego pojazdu. HYTT jest to rodzaj tkaniny wykonanej ze splotu włókien szklanych i termoplastycznych. Ze względu na specyficzne właściwości materiałowe, swobodę projektowania, w połączeniu z wydajnymi i powtarzalnymi procesami produkcji, posiada ogromne możliwości wykorzystania w wielkoseryjnej produkcji struktur lekkich.

rys1_fif
Rys.1 Model 3D pojazdu FiF oraz nagroda za „Najlepszy Wyrób Kompozytowy“ targów Kompozyt-Expo 2012
 

Wykonanie przedstawionego w Krakowie pojazdu wiązało się nie tylko z zaprojektowaniem poszczególnych elementów, ale również z opracowaniem innowacyjnego procesu wytwórczego, uwzględniającego ograniczenia oraz wykorzystującego potencjał tego materiału kompozytowego. Dodatkowo, dzięki zintegrowanej sieci aktywnych czujników w elementach nośnych pojazdu możliwe jest pełne monitorowanie stanu struktury materiału w czasie rzeczywistym. Pozwala to na wykrywanie naprężeń krytycznych oraz ewentualnych uszkodzeń, jak również dostosowanie charakteru jazdy do aktualnego stanu obciążenia.
Wytyczne dotyczące doboru materiałów i projektowania elementów konstrukcyjnych wykonanych z kompozytów HYTT, zostały opracowane i sklasyfikowane na podstawie przeprowadzanych analiz numerycznych oraz badań eksperymentalnych, a następnie zweryfikowane przy użyciu analizy wrażliwości. Klasyfikację parametrów przeprowadzono z uwzględnieniem warunków obciążenia, cech geometrycznych i materiałowych oraz metod łączenia elementów wpływających na nośność całej konstrukcji. 

Kolejnym zadaniem było opracowanie nowoczesnych i funkcjonalnych połączeń pomiędzy komponentami, które zapewniają nie tylko przeniesienie obciążeń, ale również transfer sygnałów i przewodzenie energii elektrycznej. Podwyższenie standardów ekologicznych wymagało opracowania nowych technologii wytwarzania elementów wykonanych z przyjaznych środowisku kompozytów HYTT, pozwalających na łatwiejszą utylizację termiczną, która polega na możliwości odseparowania włókien od osnowy oraz ponownego ich wykorzystania w procesie. 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 3 (66) marzec 2013