Kulfiberforstærket polymer

ansøgninger om CFRP inkluderer følgende:

Aerospace engineeringEdit

A composite Airbus A350 med carbon fiber tema livery

irbus A350 er bygget af 52% CFRP inklusive vingespind og skrogkomponenter, der overhaler Boeing 787 Dreamliner, til flyet med det højeste vægtforhold for CFRP, hvilket er 50%. Dette var et af de første kommercielle fly, der havde vingespærre lavet af kompositter. Airbus A380 var en af de første kommercielle passagerfly, der havde en central vingekasse lavet af CFRP; det er den første, der har et glat kontureret vingetværsnit i stedet for at vingerne opdeles i sektioner. Dette flydende, kontinuerlige tværsnit optimerer aerodynamisk effektivitet. Desuden er bagkanten sammen med det bageste skot, empennage og ikke-trykskrog lavet af CFRP. Imidlertid har mange forsinkelser skubbet ordreleveringsdatoer tilbage på grund af problemer med fremstillingen af disse dele. Mange fly, der bruger CFRP, har oplevet forsinkelser med leveringsdatoer på grund af de relativt nye processer, der bruges til at fremstille CFRP-komponenter, mens metalliske strukturer er blevet undersøgt og brugt på flyskrog i årevis, og processerne er relativt godt forstået. Et tilbagevendende problem er overvågningen af strukturel aldring, for hvilken nye metoder konstant undersøges på grund af CFRP ‘ s usædvanlige multimateriale og anisotropiske karakter.

I 1968 var en Hyfil kulfiberventilator i drift på Rolls-Royce-gangene i Vickers VC10s, der drives af BOAC.

specialiserede flydesignere og producenter skalerede kompositter har gjort omfattende brug af CFRP i hele deres designprogram, inklusive det første private bemandede rumfartøj rumskib et. CFRP bruges i vid udstrækning i mikroluftkøretøjer (MAVs) på grund af dets høje styrke / vægtforhold.

Automotive engineeringEdit

Citro Krisn SM, der vandt 1971 Rally af Marokko med kulfiberhjul
1996 McLaren F1 – første kulfiber krop shell

McLaren MP4 (mp4/1), første kulfiber F1 bil.

CFRP ‘ er bruges i vid udstrækning i high-end bilracing. De høje omkostninger ved kulfiber mindskes af materialets uovertruffen styrke-til-vægt-forhold, og lav vægt er afgørende for højtydende bilracing. Racerbilproducenter har også udviklet metoder til at give kulfiberstykker styrke i en bestemt retning, hvilket gør den stærk i en bærende retning, men svag i retninger, hvor der kun er lidt eller ingen belastning på medlemmet. Omvendt udviklede producenterne omnidirektionelle kulfibervæv, der anvender styrke i alle retninger. Denne type kulfiber samling er mest udbredt i” sikkerhed celle ” monokok chassis samling af højtydende racerbiler. Den første carbon fiber monokok chassis blev introduceret i Formula One af McLaren i 1981 sæson. Det blev designet af John Barnard og blev bredt kopieret i de følgende sæsoner af andre F1-hold på grund af den ekstra stivhed, der blev leveret til bilens chassis.

Mange superbiler i løbet af de sidste par årtier har indarbejdet CFRP i vid udstrækning i deres fremstilling og brugt det til deres monokok chassis såvel som andre komponenter. Så langt tilbage som i 1971 tilbød Citro Kurtn SM valgfri lette kulfiberhjul.

brug af materialet er lettere vedtaget af producenter med lavt volumen, der primært brugte det til at skabe karrosseripaneler til nogle af deres avancerede biler på grund af dets øgede styrke og nedsatte vægt sammenlignet med den glasforstærkede polymer, de brugte til størstedelen af deres produkter.

Civilingeniørrediger

yderligere information: strukturelle anvendelser af FRP

CFRP er blevet et bemærkelsesværdigt materiale inden for konstruktionstekniske applikationer. Studeret i en akademisk sammenhæng med hensyn til dets potentielle fordele i byggeriet, det har også vist sig omkostningseffektivt i en række feltapplikationer, der styrker beton, murværk, stål, støbejern, og træstrukturer. Dens anvendelse i industrien kan enten være til eftermontering for at styrke en eksisterende struktur eller som et alternativt forstærkende (eller forstrengende) materiale i stedet for stål fra starten af et projekt.

eftermontering er blevet den stadig mere dominerende anvendelse af materialet inden for civilingeniør, og applikationer inkluderer øget belastningskapacitet på gamle strukturer (såsom broer), der var designet til at tolerere langt lavere servicebelastninger, end de oplever i dag, seismisk eftermontering og reparation af beskadigede strukturer. Eftermontering er populær i mange tilfælde, da omkostningerne ved udskiftning af den mangelfulde struktur i høj grad kan overstige omkostningerne ved styrkelse ved hjælp af CFRP.

anvendt på armeret betonkonstruktioner til bøjning har CFRP typisk en stor indflydelse på styrken (fordobling eller mere styrken af sektionen er ikke ualmindeligt), men kun en moderat stigning i stivhed (måske en stigning på 10%). 3000 MPa ultimativ trækstyrke, mere end 10 gange blødt stål), men ikke særlig stiv (150 til 250 GPa, lidt mindre end stål, er typisk). Som følge heraf anvendes kun små tværsnitsarealer af materialet. Små områder med meget høj styrke, men moderat stivhedsmateriale vil øge styrken betydeligt, men ikke stivhed.

CFRP kan også anvendes til at forbedre forskydningsstyrken af armeret beton ved at indpakke stoffer eller fibre omkring det afsnit, der skal styrkes. Indpakning omkring sektioner (såsom bro eller bygningskolonner) kan også forbedre sektionens duktilitet, hvilket i høj grad øger modstanden mod sammenbrud under jordskælvsbelastning. En sådan ‘seismisk eftermontering’ er den største anvendelse i jordskælvsudsatte områder, da den er meget mere økonomisk end alternative metoder.

Hvis en søjle er cirkulær (eller næsten så) opnås en stigning i aksial kapacitet også ved indpakning. I denne applikation forbedrer indeslutningen af CFRP-indpakningen betonens trykstyrke. Selvom der opnås store stigninger i den ultimative sammenbrudsbelastning, vil betonen imidlertid revne ved kun lidt forbedret belastning, hvilket betyder, at denne applikation kun lejlighedsvis bruges. Specialist ultrahøj modul CFRP (med trækmodul på 420 GPa eller mere) er en af de få praktiske metoder til styrkelse af støbejernsbjælker. Ved typisk anvendelse er den bundet til sektionens trækflange, hvilket både øger sektionens stivhed og sænker den neutrale akse, hvilket reducerer den maksimale trækspænding i støbejernet kraftigt.

i USA tegner forspændte betoncylinderrør (PCCP) sig for et stort flertal af vandtransmissionsnettet. På grund af deres store diametre er fejl i PCCP normalt katastrofale og påvirker store populationer. Cirka 19.000 miles (31.000 km) PCCP er installeret mellem 1940 og 2006. Korrosion i form af brintspredning har fået skylden for den gradvise forringelse af de forstrengende ledninger i mange PCCP-linjer. I løbet af det sidste årti er CFRP ‘ er blevet brugt til internt linje PCCP, hvilket resulterer i et fuldt strukturelt styringssystem. Inde i en PCCP-linje fungerer CFRP-foringen som en barriere, der styrer niveauet af belastning, som stålcylinderen oplever i værtsrøret. Kompositforingen gør det muligt for stålcylinderen at udføre inden for sit elastiske område for at sikre, at rørledningens langsigtede ydeevne opretholdes. CFRP liner design er baseret på stamme kompatibilitet mellem liner og vært rør.

CFRP er et dyrere materiale end dets modstykker i byggebranchen, glasfiberforstærket polymer (GFRP) og aramidfiberforstærket polymer (afrp), selvom CFRP generelt betragtes som havende overlegne egenskaber. Der forskes fortsat meget i brugen af CFRP både til eftermontering og som et alternativ til stål som et forstærkende eller forstrengende materiale. Omkostninger er fortsat et problem, og der er stadig spørgsmål om holdbarhed på lang sigt. Nogle er bekymrede over CFRP ‘ s sprøde karakter i modsætning til stålets duktilitet. Selvom designkoder er udarbejdet af institutioner som American Concrete Institute, er der stadig en vis tøven blandt ingeniørfællesskabet om implementering af disse alternative materialer. Til dels skyldes dette manglende standardisering og den proprietære karakter af fiber-og harpikskombinationerne på markedet.

Carbon-fiber mikroelektroderedit

carbonfibre anvendes til fremstilling af carbon-fiber mikroelektroder. I denne applikation forsegles typisk en enkelt kulfiber med en diameter på 5-7 liter i en glaskapillær. Ved spidsen er kapillæren enten forseglet med Epoksi og poleret for at fremstille kulfiberskive mikroelektrode, eller fiberen skæres til en længde på 75-150 liter for at fremstille kulfibercylinderelektrode. Carbon-fiber mikroelektroder anvendes enten i amperometri eller hurtig-scan cyklisk voltammetri til påvisning af biokemisk signalering.

Sportsvareredit

en kulfiber og Kevlar Kano (rolig Bådværk Rapidfire på Adirondack Kano Classic)

CFRP bruges nu i vid udstrækning i sportsudstyr som f.eks. Amputerede atleter som Jonnie Peacock bruger kulfiberblade til løb. Det bruges som en skaftplade i nogle basketballsko for at holde foden stabil, normalt kører skoens længde lige over sålen og efterlades udsat i nogle områder, normalt i buen.kontroversielt, i 2006, cricket flagermus med et tyndt kulfiberlag på bagsiden blev introduceret og brugt i konkurrencedygtige kampe af højt profilerede spillere, herunder Ricky Ponting og Michael Hussey. Kulfiberen hævdede blot at øge flagermusens holdbarhed, men den blev forbudt fra alle førsteklasses kampe af ICC i 2007.

en CFRP cykelramme vejer mindre end en af stål, aluminium eller titanium med samme styrke. Typen og orienteringen af kulfibervævet kan designes til at maksimere stivheden i de krævede retninger. Rammer kan indstilles til at adressere forskellige kørestile: sprintbegivenheder kræver stivere rammer, mens udholdenhedsbegivenheder muligvis kræver mere fleksible rammer for rytterkomfort over længere perioder. De mange forskellige former, den kan indbygges i, har yderligere øget stivhed og tillod også aerodynamiske rørsektioner. CFRP gafler inklusive affjedringsgaffelkroner og Styrere, styr, sædeposter, og krumtaparme bliver mere almindelige på mellemstore såvel som højere priser cykler. CFRP-fælge forbliver dyre, men deres stabilitet sammenlignet med aluminium reducerer behovet for at genoprette et hjul, og den reducerede masse reducerer hjulets inertimoment. CFRP eger er sjældne og de fleste carbon hjulsæt bevarer traditionelle rustfrit stål eger. CFRP vises også i stigende grad i andre komponenter såsom derailleur dele, bremse-og skifterhåndtag og kroppe, kassettehjulbærere, ophængsforbindelser, skivebremserotorer, pedaler, skosåler og sadelskinner. Selvom det er stærkt og let, har stød, overmoment eller forkert installation af CFRP-komponenter resulteret i revner og fejl, hvilket kan være vanskeligt eller umuligt at reparere.

andre anvendelser

brandmodstanden for polymerer og termo-set kompositter forbedres markant, hvis et tyndt lag kulfibre støbes nær overfladen, fordi et tæt, kompakt lag kulfibre effektivt reflekterer varme.

CFRP bruges i et stigende antal avancerede produkter, der kræver stivhed og lav vægt, disse inkluderer:

  • musikinstrumenter, herunder violinbuer; guitarvalg, halse (kulfiberstænger) og pick-guards; trommeskaller; sækkepibe chanters; og hele musikinstrumenter såsom Luis og Clarks kulfiber celloer, bratscher og violiner; og Blackbird guitarer Akustiske guitarer og ukuleles; også lydkomponenter såsom pladespillere og højttalere.skydevåben bruger det til at erstatte visse metal -, træ-og glasfiberkomponenter, men mange af de indre dele er stadig begrænset til metallegeringer, da strømforstærket plast er uegnet.
  • højtydende dronelegemer og andre radiostyrede køretøjs-og flykomponenter såsom helikopterrotorblade.
  • lette poler såsom: stativben, teltstænger, fiskestænger, billard-signaler, spadserestokke og stænger med høj rækkevidde, såsom til vinduesrensning.
  • tandpleje, kulfiberposter bruges til at genoprette rodkanalbehandlede tænder.
  • skinnede togbogier til passagertjeneste. Dette reducerer vægten med op til 50% sammenlignet med metalbogier, hvilket bidrager til energibesparelser.
  • bærbare skaller og andre højtydende sager.
  • Carbon vævet stof.
  • bueskydning, kulfiber pile og bolte, lager, og jernbane.
  • som filament til 3D-smeltet aflejringsmodelleringsproces anvendes kulfiberforstærket plast (polyamid-carbon filament) til produktion af robuste, men lette værktøjer og dele på grund af dets høje styrke og rivelængde. fjernvarmerørrehabilitering ved hjælp af CIPP-metoden.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.