Μεταφορά Τεχνολογίας & Υποστήριξη Καινοτομίας στην Πράξη

Ευέλικτο πλέγμα για τη σκλήρυνση σύνθετων υλικών στα καλούπια

Τεύχος

11/2015

Περίληψη

Γαλλική εταιρεία που ειδικεύεται στην κατασκευή θερμικά αγώγιμων συρμάτων έχει αναπτύξει μια νέα τεχνολογία η οποία έχει τη μορφή ειδικού πολυμορφικού πλέγματος, το οποίο κάνει εφικτή τη σκλήρυνση των σύνθετων υλικών ενώ αυτά βρίσκονται ακόμη στα καλούπια, αποφεύγοντας έτσι την παραδοσιακή μέθοδο της σκλήρυνσης με χρήση ειδικού κλιβάνου. Η ενεργειακή εξοικονόμηση και η ευελιξία χρήσης της νέας τεχνολογίας σε εφαρμογές με ειδικές απαιτήσεις, την καθιστά μια εξαιρετική λύση που ενδείκνυται για χρήση στη βιομηχανία κατασκευής σύνθετων υλικών. Η εταιρεία αναζητά βιομηχανικούς εταίρους και κατασκευαστές σύνθετων υλικών για εμπορική συμφωνία με τεχνική βοήθεια από τη γαλλική εταιρία.

Περιγραφή

Η παραδοσιακή μέθοδος παραγωγής των σύνθετων υλικών απαιτεί πολλαπλούς κύκλους ψύξης - θέρμανσης προκειμένου να επιτευχθεί το ζητούμενο αποτέλεσμα και έναν ογκώδη εξοπλισμό που συμπεριλαμβάνει ειδικό κλίβανο που χρησιμοποιείται στη διαδικασία της σκλήρυνσης για την παραγωγή του τελικού προϊόντος. Αυτό συνεπάγεται μια σημαντική δαπάνη για την αγορά του απαραίτητου εξοπλισμού και μια διευρυμένη διαδικασία παραγωγής με πολλά επιπλέον στάδια που αυξάνουν το χρόνο παραγωγής και τα λειτουργικά κόστη με έμφαση στο μεγάλο ενεργειακό κόστος, ενώ ταυτόχρονα  επιδρούν αρνητικά στη συνολική απόδοση της παραγωγής και την ανταγωνιστικότητα της σχετικής βιομηχανικής μονάδας. 
Η γαλλική εταιρία προσφέρει ένα νέο θερμικά αγώγιμο ευέλικτο πλέγμα το οποίο επιτρέπει τη ρύθμιση της θερμοκρασίας στο καλούπι χωρίς να είναι πλέον απαραίτητοι πολλαπλοί κύκλοι ψύξης-θέρμανσης εκτός καλουπιού (δηλ. σε διαφορετικό στάδιο της παραγωγής) και η χρήση κλιβάνου για τη σκλήρυνση των σύνθετων υλικών. Αυτό αποτελεί μια εξαιρετικά οικονομική και ευέλικτη νέα μέθοδο που εξοικονομεί ενέργεια και ταυτόχρονα αυξάνει σημαντικά την απόδοση της παραγωγής, συντομεύοντας και ταυτόχρονα βελτιστοποιώντας τη διαδικασία, συνολικά. Το έξυπνο πλέγμα είναι εξαιρετικά ευέλικτο και αποτελείται από λεπτά αγώγιμα και ανθεκτικά νήματα/σύρματα τα οποία διατίθενται σε διάφορα μεγέθη  με αποτέλεσμα να ικανοποιούνται βιομηχανικές ανάγκες μεγάλου εύρους εφαρμογών. Το πλάτος του πλέγματος όπως διατίθεται αυτή τη στιγμή είναι 50, 100, 130 χιλιοστά, καθώς επίσης έχει τη δυνατότητα να φθάνει σε εξαιρετικές περιπτώσεις ακόμα και τα 300 με 400 χιλιοστά, ανάλογα με τις απαιτήσεις της παραγωγής.

Η μέθοδος που χρησιμοποιεί η γαλλική εταιρία αντιμετωπίζει με επιτυχία τις εξής τεχνολογικές προκλήσεις:

1.	Μηχανική καταπόνηση
Εξαιτίας της επανειλημμένης συστολής και διαστολής από τους πολλαπλούς κύκλους ψύξης-θέρμανσης κατά τη διαδικασία της σκλήρυνσης, τα νήματα παραμορφώνονται και προκαλείται συχνά σπάσιμο ενός στρώματος του πλέγματος. Για παράδειγμα, οι κατασκευαστές σύνθετων υλικών που χρησιμοποιούν κουβέρτες από λεπτές ίνες κράματος χαλκού αντιμετωπίζουν συχνά αυτό το πρόβλημα. Επίσης, συχνά σχηματίζονται πόλοι θερμών σημείων πριν από τη θραύση. 

Τα σύρματα/νήματα του προτεινόμενου πλέγματος παρουσιάζουν υψηλή αντοχή στη μηχανική  καταπόνηση μετά από πολλούς κύκλους θέρμανσης-ψύξης, το οποίο είναι απολύτως απαραίτητο στην κατασκευή εύκαμπτων ή/και δύσκαμπτων σύνθετων υλικών. Αυτό συμβαίνει γιατί το πλέγμα  έχει σχεδιαστεί από νήματα με υψηλή εγγενή αντοχή σε κόπωση τα οποία καλύπτονται από ειδική εύκαμπτη μονωτική μεμβράνη τεφλόν (πολυτετραφθοροαιθυλενίου, PTFE) που είναι ανθεκτική σε υψηλές θερμοκρασίες και δεν προσκολλάται  στο τελικό σύνθετο. Αυτό επιτρέπει τη δημιουργία ενός συντελεστή απόσβεσης που αντισταθμίζει τις επιπτώσεις της μηχανικής πίεσης από τη συστολή-διαστολή που συχνά παραμορφώνει τη δομή του καλουπιού, όπως για παράδειγμα συμβαίνει στην περίπτωση ινών που είναι σκληρές ή προσκολλώνται άμεσα στη ρητίνη.

2.	Μόνωση και ανταλλαγή θερμότητας
Για την παραγωγή μικρού μεγέθους ή σύνθετων λειτουργικών υλικών, η εφαρμοσμένη τάση τροφοδοσίας μπορεί να είναι αρκετά αδύναμη (12-24Volt), χωρίς να είναι απαραίτητη η χρήση πολύ καλού διηλεκτρικού μόνωσης στις ίνες του πλέγματος. Σύμφωνα όμως με τις περισσότερες  βιομηχανικές εφαρμογές, οι απαιτήσεις ισχύος συνεπάγονται τη χρήση 230 ή ακόμα και 380 Volt.  Για να αντεπεξέλθουν οι συμβατικές λύσεις σε αυτές τις τάσεις, οδηγούνται συχνά σε πλέγματα με παχιές ίνες και διαδοχικά μονωτικά στρώματα τα οποία τελικά καταλήγουν να προσδίδουν στο πλέγμα μειωμένη ευελιξία και θερμική αγωγιμότητα, χαρακτηριστικά που είναι πολύ σημαντικά για την παραγωγή σύνθετων υλικών. 

Εν τω μεταξύ, όταν διέρχεται από τα σύρματα ρεύμα συγκεκριμένης έντασης τότε εκλύεται  θερμότητα προς το περιβάλλον σύμφωνα με το νόμο του Joule (Q= i2 x R  x t).  Όσο πιο καλά μονωτικά χαρακτηριστικά έχει το υλικό επικάλυψης των ινών και όσο πιο μεγάλη είναι η επιφάνεια ανταλλαγής τόσο πιο γρήγορα επιτυγχάνεται η ισορροπία με το περιβάλλον που είναι και το ζητούμενο. 

Οι ίνες του συγκεκριμένου πλέγματος είναι ειδικά σχεδιασμένες ώστε να αντεπεξέρχονται σε τέτοιες απαιτήσεις χωρίς να χάνει το πλέγμα την απαραίτητη ευελιξία του.  Η εταιρία προσφέρει ένα ευρύ φάσμα ευέλικτων συρμάτων υψηλής σχεδίασης με μονή ή διπλή μόνωση.  

 
Εικ. 1: Ειδικό πλέγμα για τη διαδικασία παραγωγής σύνθετων υλικών 

 
Εικ. 2: Η δομή του πλέγματος σε μεγέθυνση

 Κύρια πλεονεκτήματα και χαρακτηριστικά:
- Ευκολία στη χρήση και ευελιξία σχήματος. Το  πλέγμα μπορεί  να εισαχθεί απευθείας στην τελευταία στρώση ενίσχυσης του σύνθετου υλικού. Είναι ιδιαίτερα ευέλικτο και μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα σε καλούπια ειδικών απαιτήσεων και σχημάτων

- Μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας . Δεν υπάρχει καμία ανάγκη για τη διακοπή του κυκλώματος θέρμανσης κατά τη διαδικασία της σκλήρυνσης 

- Μπορεί να περιλαμβάνει ακόμη  ειδικές ίνες παρακολούθησης της διαδικασίας παραμόρφωσης, π.χ. οπτικές ίνες, καθώς και δίκτυα για τη μεταφορά  θερμότητας, ιδίως για την ψύξη και τη σύντμηση των κύκλων παραγωγής.

- Αύξηση της θερμικής μεταφοράς στο εσωτερικό του σύνθετου,  διατηρώντας παράλληλα την ευελιξία και την ελαστικότητα που απαιτείται στο πλέγμα. 

Επίσης, η εταιρεία διαθέτει διαδικτυακά  έναν υπολογιστή (calculator) ο οποίος διευκολύνει τον πελάτη να επιλέξει το σωστό προϊόν  από 40 διαφορετικές επιλογές συρμάτων και λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαίτερες απαιτήσεις του. 

Η γαλλική εταιρεία αναζητά βιομηχανικούς συνεργάτες που να δραστηριοποιούνται στην κατασκευή  σύνθετων υλικών. Η προτεινόμενη συνεργασία περιλαμβάνει εμπορική συμφωνία με τεχνική βοήθεια με σκοπό ο συνεργάτης με την υιοθέτηση της συγκεκριμένης λύσης να βελτιώσει σημαντικά τη διαδικασία παραγωγής του. Όλες οι πληροφορίες μας παραχωρήθηκαν από το Chambre de commerce et d'Industrie de région Nord de France, ένα μέλος του Ευρωπαϊκού δικτύου μεταφοράς τεχνολογίας Enterprise Europe Network. Οι ενδιαφερόμενοι για περισσότερες πληροφορίες μπορούν να απευθυνθούν στο Δίκτυο ΠΡΑΞΗ, τηλ. 210-3607690, e-mail: praxi@help-forward.gr, web: http://www.help-forward.gr