Технологии

Определенный прогресс достигнут в разработке процесса вакуумного вливания (ПВВ) благодаря тому, что производители стремятся соответствовать стандартам, установленным Агентством по охране окружающей среды США (ЕРА). Одним из таких стандартов, вступившим в силу в 2006 г., является MAKT (Maximum Achievable Control Technology) – максимально возможный технологический контроль за загрязняющими атмосферу вредными выбросами.

Процесс вакуумного вливания

Определенный прогресс достигнут в разработке процесса вакуумного вливания (ПВВ) благодаря тому, что производители стремятся соответствовать стандартам, установленным Агентством по охране окружающей среды США (ЕРА). Одним из таких стандартов, вступившим в силу в 2006 г., является MAKT (Maximum Achievable Control Technology) – максимально возможный технологический контроль за загрязняющими атмосферу вредными выбросами.Процесс вакуумного вливания, общее название любого процесса литьевого формования с применением вакуума в качестве движущей силы насыщения слоистого материала пластиком. Обрабатываемый материал вкладывают в закрытую пресс-форму и герметизируют до подачи смолы и во время обработки. Таким образом, этот процесс является более чистым, безопасным и экологически благоприятным, чем процессы литьевого формования в открытой пресс-форме. При проведении процесса в закрытой пресс-форме также расходуется меньше смолы и трудовых ресурсов, чем в процессе пропитки распылением, хотя смолы для вакуумного вливания стоят несколько дороже. Для изготовления композитного материала путем вакуумного вливания сухой стекловолокнистый наполнитель укладывается на поверхность пресс-формы. Если ламинат представляет собой слоистую «бутербродную» конструкцию, одновременно с верхним слоем укладываются и внутренние слои. После завершения укладки ламинат герметизируется, и подключается вакуум для откачки воздуха и сжатия волокна. Затем в герметизированную матрицу поступает смола. Вакуум прокачивает смолу через волокна, дозируя необходимое количество смолы. Данный вакуум также отсасывает воздух, оставшийся в ламинате. После обработки материал вынимается из формы. Материалы, произведенные с применением ПВВ, содержат около 30% смолы, а при проведении процесса в открытой пресс-форме 45-55%. Количество пустот очень мало, что повышает прочность таких материалов.Компания Airtech International, предлагающая полный спектр комплектующих для ПВВ, разработала трубки, пленки и регуляторы потоков для системы, которую называют первой высокотемпературной системой ПВВ. Эта система позволяет формовать материалы в автоклаве, аналогично тому, как это делается в аэрокосмической промышленности для формования предварительно пропитанной смолами стеклоткани при температурах  от 200°C и давлении до 6,8 атм. 

Пластины для топливных элементов, изготовленные методом впрыска под давлением

Компания производитель пластиков Weidmann Plastics Technology AG работает над применением в топливных элементах биполярной пластины, изготовленной методом впрыска под давлением. Экспериментальная пластина, изготовленная из высоконаполненного термопластичного материала, на поверхности содержит микрофлюидные структуры для улучшения ее характеристик. Биполярные пластины должны изготавливаться из материалов с низким электрическим сопротивлением. Совместно со своими партнерами компания Weidmann разработала смесь, содержащую 80% по массе угольного порошка. Такая смесь характеризуется сопротивлением 0,1 Ом/см. Пластины для топливных элементов должны иметь очень плоские и строго параллельные поверхности, чтобы их можно было соединять. Помимо этого, поскольку каждый топливный элемент, в зависимости от способа его применения, может содержать до нескольких сотен пластин, они должны быть исключительно тонкими. Пластины Weidmann имеют толщину 1,7 мм  и допустимое отклонение менее 0,5 мм – это более чем в два раза тоньше имеющихся на данный момент аналогов. Между прилегающими пластинами должен быть проложен изолирующий слой. Компания также разработала пластины со встроенным изолирующим слоем с применением двухкомпонентного литья. Процесс литья методом впрыска под давлением, разработанный компанией Weidmann, длится три минуты по сравнению с 20 минутами при производстве аналогичных конструкций. Биполярная пластина для топливного элемента Weidmann получила третий приз на конкурсе новых технологий топливных элементов F-Cell 2006 международной конференции по топливным элементам, проведенной в прошлом году в Штутгарте, Германия. Компания, зарегистрированная в городе Рапперсвил, Швейцария, является дочерним предприятием компании Wicor Holding AG. 

Роботизированное формование волокнистого наполнителя

Компания Sea Ray Boats, входящая в корпорацию Brunswick Corporation, разработала прикладной процесс, названный роботизированным формованием волокнистого наполнителя. По этому методу сухой рубленый наполнитель с помощью робота наносится непосредственно на пресс-форму, покрытую смолой. Разработанная специально для применения в процессах закрытого формования, эта альтернативная технология производства заготовки сокращает процесс обработки за счет исключения применения пресс-форм, а также систем нагрева и вакуумирования.В традиционной технологии изготовления заготовок поочередно используются матрица для формования, камера повышенного давления и система нагрева. Технология, предложенная компанией Sea Ray Boats, позволяет осуществлять нанесение сухого рубленого стекловолокна непосредственно на покрытую смолой форму, исключая дополнительную обработку, труд работников и складские помещения, необходимые для традиционного процесса. Робот для нанесения армирующего волокна использует управляемый термический процесс впрыскивания. Таким образом можно нанести более 2,4 кг/м² на большие, почти вертикальные поверхности. Робототехнический процесс позволяет осуществлять точный контроль объема и распределения стекловолокна, исключает накладки и позволяет изготовлять высококачественные заготовки. На сегодняшний день компания выпустила более 1300 производственные установки, работающие на основе данной технологии. В настоящее время в процессе строительства находятся два дополнительных производственных модуля.