في التطبيقات التي يكون فيها المستهلك هو المستخدم النهائي، عادةً ما يجب أن تلبي المواد المركبة متطلبات جمالية معينة. ومع ذلك،المواد المقواة بالأليافلها نفس القيمة في التطبيقات الصناعية، حيث تُعدّ مقاومة التآكل والقوة العالية والمتانة عوامل الأداء الرئيسية. #دليل_الموارد#الوظيفة#تحميل
على الرغم من أن استخدام المواد المركبة في أسواق المنتجات عالية الأداء، مثل صناعة الطيران والسيارات، قد استقطب اهتمامًا واسعًا في هذا المجال، إلا أن معظم المواد المركبة المستهلكة تُستخدم في قطع غيار غير عالية الأداء. ويندرج سوق المنتجات الصناعية ضمن هذه الفئة، حيث تتميز خصائص المواد عادةً بمقاومة التآكل ومقاومة العوامل الجوية والمتانة.
تُعدّ المتانة أحد أهداف شركة سابك (الواقعة في الرياض، المملكة العربية السعودية)، والتي تقع في مصنع أوب زوم في بيرغن، هولندا. بدأ المصنع عملياته عام ١٩٨٧، ويُعالج الكلور والأحماض القوية والقلويات في درجات حرارة عالية. تُعدّ هذه البيئة شديدة التآكل، وقد تتلف الأنابيب الفولاذية في غضون بضعة أشهر فقط. ولضمان أقصى قدر من مقاومة التآكل والموثوقية، اختارت سابك البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (GFRP) كأنابيب ومعدات رئيسية منذ البداية. وقد أدت التحسينات في المواد والتصنيع على مر السنين إلى تصميم الأجزاء المركبة. ويمتد عمر هذه الأجزاء إلى ٢٠ عامًا، مما يُغني عن الاستبدال المتكرر.
منذ البداية، استخدمت شركة Versteden BV (بيرغن أوب زوم، هولندا) أنابيب وحاويات ومكونات GFRP المصنوعة من الراتنج من شركة DSM Composite Resins (وهي الآن جزء من AOC، تينيسي، الولايات المتحدة الأمريكية، وشافهاوزن، سويسرا). تم تركيب ما مجموعه 40 إلى 50 كيلومترًا من خطوط الأنابيب المركبة في المصنع، بما في ذلك حوالي 3600 مقطع أنابيب بأقطار مختلفة.
بناءً على تصميم وحجم وتعقيد القطعة، تُصنع المكونات المركبة باستخدام لفّ الخيوط أو التركيب اليدوي. يتكون هيكل خط الأنابيب النموذجي من طبقة داخلية مضادة للتآكل بسمك يتراوح بين 1.0 و12.5 مم لتحقيق أفضل مقاومة كيميائية. توفر طبقة الهيكل التي يتراوح سمكها بين 5 و25 مم قوة ميكانيكية؛ بينما يبلغ سمك الطبقة الخارجية حوالي 0.5 مم، مما يحمي بيئة المصنع. توفر البطانة مقاومة كيميائية وتعمل كحاجز انتشار. تتكون هذه الطبقة الغنية بالراتنج من حجاب زجاجي من النوع C وسجادة زجاجية من النوع E. يتراوح السمك الاسمي القياسي بين 1.0 و12.5 مم، وتبلغ نسبة الزجاج إلى الراتنج القصوى 30% (حسب الوزن). في بعض الأحيان، يُستبدل حاجز التآكل ببطانة من البلاستيك الحراري لزيادة مقاومته للمواد المحددة. قد تشمل مواد التبطين بولي فينيل كلوريد (PVC)، بولي بروبيلين (PP)، بولي إيثيلين (PE)، بولي رباعي فلورو إيثيلين (PTFE)، بولي فينيلدين فلوريد (PVDF)، وإيثيلين كلورو ثلاثي فلورو إيثيلين (ECTFE). اقرأ المزيد عن هذا المشروع هنا: "أنابيب مقاومة للتآكل لمسافات طويلة".
تتزايد أهمية متانة المواد المركبة وصلابتها وخفة وزنها في مجال التصنيع. على سبيل المثال، شركة CompoTech (سوسيتسه، جمهورية التشيك) ​​هي شركة خدمات متكاملة تُقدم تصميم وتصنيع المواد المركبة. وهي ملتزمة بتطبيقات لف الخيوط المتقدمة والهجينة. وقد طورت ذراعًا روبوتية من ألياف الكربون لشركة Bilsing Automation (Attendorn، ألمانيا) لنقل حمولة وزنها 500 كيلوغرام. يصل وزن الحمولة والأدوات الفولاذية/الألومنيوم الحالية إلى 1000 كيلوغرام، لكن أكبر روبوت من إنتاج شركة KUKA Robotics (أوغسبورغ، ألمانيا) لا يمكنه التعامل إلا مع وزن يصل إلى 650 كيلوغرامًا. لا يزال البديل المصنوع بالكامل من الألومنيوم ثقيلًا جدًا، حيث تبلغ كتلة الحمولة/الأداة 700 كيلوغرام. تُقلل أداة CFRP الوزن الإجمالي إلى 640 كيلوغرامًا، مما يجعل استخدام الروبوتات ممكنًا.
أحد مكونات البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) التي قدمتها شركة CompoTech لشركة Bilsing هو ذراع على شكل حرف T (ذراع على شكل حرف T)، وهو عارضة على شكل حرف T ذات شكل مربع. يُعد ذراع على شكل حرف T مكونًا شائعًا في معدات الأتمتة المصنوعة تقليديًا من الفولاذ و/أو الألومنيوم. ويُستخدم لنقل الأجزاء من مرحلة تصنيع إلى أخرى (على سبيل المثال، من مكبس إلى آلة تثقيب). يتصل ذراع على شكل حرف T ميكانيكيًا بقضيب على شكل حرف T، ويُستخدم الذراع لنقل المواد أو الأجزاء غير المكتملة. وقد أدت التطورات الحديثة في التصنيع والتصميم إلى تحسين أداء بيانو CFRP T من حيث الخصائص الوظيفية الرئيسية، وأهمها الاهتزاز والانحراف والتشوه.
يُقلل هذا التصميم الاهتزاز والانحراف والتشوه في الآلات الصناعية، ويُحسّن أداء المكونات نفسها والآلات التي تعمل معها. اقرأ المزيد عن طفرة CompoTech هنا: "ذراع T المركب يُسرّع الأتمتة الصناعية".
ألهمت جائحة كوفيد-19 بعض الحلول المبتكرة القائمة على المواد المركبة، والتي تهدف إلى مواجهة التحديات التي يفرضها هذا المرض. استلهمت شركة Imagine Fiberglass Products Inc. (كيتشنر، أونتاريو، كندا) فكرتها من محطة اختبار كوفيد-19 المصنوعة من البولي كربونات والألمنيوم، والتي صممها وبناها مستشفى بريغهام والنساء (بوسطن، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية) في وقت سابق من هذا العام. طورت شركة Imagine Fiberglass Products Inc. (كيتشنر، أونتاريو، كندا) نسختها الأخف وزنًا باستخدام مواد مركبة مقواة بألياف الزجاج.
يعتمد كشك IsoBooth الخاص بالشركة على تصميمٍ طوّره باحثون في كلية الطب بجامعة هارفارد، ويتيح للأطباء الوقوف داخليًا بشكل منفصل عن المرضى وإجراء اختبارات المسحات من أيديهم الخارجية المُغطاة بالقفازات. الرف أو الصينية المُخصصة أمام الكشك مُجهّزة بمجموعات اختبار ولوازم، وخزان مناديل مُطهّرة لتنظيف القفازات والأغطية الواقية بين المرضى.
يربط تصميم Imagine Fiberglass ثلاث لوحات عرض شفافة من البولي كربونات بثلاث لوحات ملونة من ألياف الزجاج المتجول/ألياف البوليستر. هذه الألواح مُقوّاة بنواة من البولي بروبيلين على شكل قرص العسل، مما يزيد من صلابتها. اللوحة المركبة مصبوبة ومطلية بطبقة هلامية بيضاء من الخارج. تُصنع لوحة البولي كربونات ومنافذ الذراع باستخدام ماكينات توجيه CNC من Imagine Fiberglass؛ والأجزاء الوحيدة غير المصنعة داخليًا هي القفازات. يزن الكشك حوالي 90 رطلاً، ويمكن لشخصين حمله بسهولة، ويبلغ عمقه 33 بوصة، وهو مصمم لمعظم الأبواب التجارية القياسية. لمزيد من المعلومات حول هذا التطبيق، يُرجى زيارة: "تُتيح مركبات الألياف الزجاجية تصميمًا أخف لمنصة اختبار كوفيد-19".
مرحبًا بك في SourceBook عبر الإنترنت، وهو نظير لدليل المشتري لصناعة المواد المركبة SourceBook الذي تنشره CompositesWorld كل عام.
يبشر أول خزان تخزين تجاري على شكل حرف V لشركة Composites Technology Development Company بنمو لف الخيوط في تخزين الغاز المضغوط.