Plastics_3_2015

ТЕМА НОМЕРА /НОУ-ХАУ В ПЕРЕРАБОТКЕ П Л А С Т И К С № 3 ( 1 4 3 ) 2 0 1 5 эффективность и успешно интегрировать средства автоматизации. Результаты испытаний Для подтверждения эффективностиновых разработокбылопроведена проверка алгорит- мов и технологических операций на примере пластины из ПА-6, армированного стекло- волокном с плетением 0/90° толщиной 2 мм. Углыобразца устанавливались на опоры, а его центр подвергался нагрузке. Цель испытания заключалась в создании оптимального стаби- лизирующего слоя для образца из заготовок, армированных однонаправленным углерод- ным волокном, толщиной 0,2 мм. Используемый алгоритм рассчитывает требуемую ориентацию волокна в тех зонах, где образец подвергается высоким нагруз- кам (рис. 4А). Модуль 2 разбивает зоны раз- мещения непрерывного волокна на участки с линейной ориентацией (рис. 4Б). В этом процессе определяются координаты разме- щения заготовок и углыих поворота, которые используются для позиционирования мани- пулятора робота в процессе укладки органо- лент (рис. 4В). Пластина со стабилизирующим слоем за- тем сравнивается с немодифицированным образцом. Чтобы убедиться, что повышение показателей вызвано не просто интеграцией дополнительного слоя, а точно рассчитан- ными параметрами укладки, к сравнению добавляется еще один образец, усиленный органолентами, уложенными крест-накрест. Стабилизирующий слой органолент, арми- рованных однонаправленным углеродным волокном, увеличивает собственный вес из- делия, равный 82,4 г, на 3,6 г (или 4,36%), а усиление крест-накрест приводит к повыше- нию массы на 3,1 г (или 3,76%). В процессе оценки параметров была опре- делена жесткость образцов (рис. 5). Показа- тель детали с оптимизированным располо- жением органолент увеличился на 76,5%, в то время как неоптимизированное усиление повысило этот параметр всего на 18,6%. Далее все образцы подвергались ударной нагрузке для определения энергии, необходимой для разрушения изделия. У оптимизированной детали этот показатель стал на 36,3% выше, чем у стандартного компонента, что может быть обусловлено ростом поглощения энер- гии в точки разлома за счет многочисленных переходов между лентами и подложкой. Разработки ENGEL Austria и Института технологий литья под давлением и автома- тизации технологических процессов позво- лили оптимизировать структуру композитов, армированных напрямую с помощью систем компьютерного моделирования. Результаты показывают, что тонкий слой органолент, уложенный на подложку, позволяет значи- тельно поднять жесткость изделия. Кроме того, такое усиление повышает прочность на разлом. При этом масса компонента уве- личивается незначительно. Объединение органолистов и органолент позволяет уменьшить расход материала и, следовательно, стоимость заготовок. Инте- грированный метод укладки волокна гаран- тирует высокий уровень производительности, что дает возможность разработки сложных компонентов из термопластичных компо- зитов, подходящих для процессов серийного производства. Minimal Weight, Maximal Stiffness Thomas Rettenwander, Paul Zwicklhuber, Michael Fischlschweiger, Georg Steinbichler Due to their favorable properties, fiber reinforced plastic composites such as organicsheetsand tapesare replacing metal materials in more andmore applications and substantially reduc- ing the component weight in the process. Application of those materials allows to increase the stiffness of produced parts and reduce their weight which is highly demanded in automotive industry. Литература 1. Reducing CO 2 emissions from passenger cars. http://ec.europa.eu/clima/policies/transport/vehicles/ cars/index_en.htm. 2. Compositeteile im One-Shot-Verfahren. http://www.kunststoffe.de/657818. 3. Pedersen P. On optimal orientation of orthotropic materials. Struct. Optim. 1989, Issue 2, p. 101-106. 4. Rettenwander T., Fischlschweiger M., Steinbichler G. Computational structural tailoring of continuous fibre reinforced polymer matrix composites by hybridisation of principal stress and thickness optimisation. Compos. Struct. 2014, Issue 108, p. 711-719. 5. Rettenwander T., Fischlschweiger M., Machado M., Steinbichler G., Major Z. Tailored patch placement on a base load carrying laminate: A computational structural optimisation with experimental validation. Compos. Struct. 2014, Issue 116, p. 48-54. 6. Mattheij P., Gliesche K., Feltin D. Tailored fiber placement —mechanical properties and applications. Plast Compos. 1998, Issue 9, p. 774-786. 90 85 80 75 70 65 60 Средняя энергия ударного разрушения, Дж Масса немодифицированного образца, г Масса дополнительных органолент, г Средняя энергия ударного разрушения Жесткость Немодифицированный образец 62 54,25 46,5 38,75 31 Жесткость, Н/мм 82,4 82,4 82,4 3,1 3,6 Образец с усилением крест-накрест Оптимизированный образец w w w . p l a s t i c s . r u 27 Рисунок 5. Жесткость и энергия ударного разрушения образцов