Новости

Новый подход к производству деталей самолетов - отказ от массивной инфраструктуры
Coatings Today
Пленка из углеродных нанотрубок, используемая при производстве композиционных материалов для аэрокосмической отрасли, устраняет необходимость в гигантских печах и автоклавах. Дженнифер Чу, отдел новостей МТИ Фюзеляж современного самолета изготавливается из нескольких листов композиционных материалов подобно кондитерским изделиям из слоеного теста. Когда эти слои накладываются друг на друга и формуются в форме фюзеляжа, конструкции направляют в печи и автоклавы размером со склад, где эти слои сплавляются и образуют упругую аэродинамическую оболочку. Сейчас инженеры Массачусетского технологического института (МТИ) разработали метод производства композиционных материалов для аэрокосмической отрасли без использования огромных печей и резервуаров высокого давления. Данный метод может способствовать ускорению производства самолетов и других крупных высокоэффективных конструкций из композиционных материалов, например, лопастей ветряных турбин. Исследователи описывают новый метод в статье, опубликованной в журнале "Advanced Materials Interfaces". "Если вы изготавливаете первичную конструкцию, такую как фюзеляж или крыло, вам нужно построить резервуар высокого давления или автоклав размером с двух- или трехэтажное здание, что само по себе требует времени и денежных затрат", - говорит Байан Уордл, профессор аэронавтики и астронавтики в МТИ. "Такие конструкции являются весьма объемными элементами инфраструктуры. Теперь мы можем производить такие материалы без давления автоклава и избавиться от всей этой инфраструктуры". Соавторы Уордла по статье - это ведущий автор и доктор наук из МТИ Джониун Ли и Сэт Кесслер из компании Metis Design Corporation, расположенной в Бостоне и занимающейся контролем состояния аэрокосмических конструкций. Из печи в пленку В 2015 году Ли руководил командой ученых вместе с еще одним коллегой Уордла по лаборатории, работая над методом создания композиционных материалов для аэрокосмической отрасли, не требующим печи для сплавления материалов. Вместо размещения слоев материала внутри печи для отверждения исследователи, по сути, заворачивали его в ультратонкую пленку из углеродных нанотрубок. Когда на пленку воздействовали электрическим током, углеродные нанотрубки, подобно наноразмерному электроодеялу, быстро генерировали тепло, вызывая отверждение и сплавление материалов. Благодаря отказу от печи команда смогла создать композиционные материалы, столь же прочные, что и материалы, изготовленные в традиционных печах для производства самолетов, затрачивая всего 1% энергии. Затем исследователи стали искать способы получения высокоэффективных композиционных материалов без применения крупных автоклавов высокого давления, резервуаров размером с дом, создающих достаточно высокое давления для сжатия материалов вместе, выдавливания каких-либо пустот и воздуха между ними. "На каждом слое материала существуют микроскопические неровности поверхности и когда эти слои соединяют вместе, воздух оказывается, захвачен в этих неровных областях, что является главной причиной образования пустот и слабых мест в композиционном материале", - говорит Уордл. "Автоклав помогает вытолкнуть эти пустоты к краям и избавиться от них". Исследователи, в том числе группа Уорлда, рассматривали методы без использования автоклава и другие способы производства композиционных материалов без использования огромных установок. Однако в результате применения большинства таких методов были получены композиционные материалы, почти 1% которых содержал пустоты, что ставило под сомнение прочность и срок службы материалов. Для сравнения, изготовленные в автоклавах композиционные материалы для аэрокосмической отрасли настолько высококачественные, что пустоты в них крайне малы и их чрезвычайно сложно измерить. "Проблема с отказом от автоклава также связана с тем, что материалы обладают особым составом и не прошли квалификационные испытания для использования в первичных конструкциях, таких как крылья и фюзеляжи", - говорит Уордл. "Такие материалы можно применять во вторичных конструкциях, например, откидных крышках и дверях, но в них все равно остаются пустоты". Давление соломинки Часть работы Уордла посвящена разработке нанопористых сетей, ультратонких пленок из ориентированного определенным образом микроскопического материала, например, углеродных нанотрубок, которым можно задать уникальные свойства, включая цвет, прочность и электроемкость. Исследователей заинтересовало, можно ли использовать такие нанопористые пленки вместо гигантских автоклавов для выдавливания пустот между двумя слоями материалов, каким бы невероятным это ни казалось. Тонкая пленка из углеродных нанотрубок напоминает густой лес, а пространство между деревьев - это тонкие наноразмерные трубки или капилляры. Капилляр, наподобие соломинки, может создавать давление на основе своей геометрии и поверхностной энергии либо способности материала притягивать жидкости или другие материалы. Исследователи предположили, что, если тонкая пленка из углеродных нанотрубок помещается между двумя материалами, по мере нагревания и размягчения материалов капилляры между углеродными нанотрубками должны обладать такой поверхностной энергией и геометрией, что они притянут материалы друг к другу, не оставляя между ними никаких пустот. Ли вычислил, что давление капилляров должно быть больше давления автоклавов. Исследователи испытали свою идею в лаборатории, создав пленки из вертикально ориентированных углеродных нанотрубок с помощью ранее разработанной технологии, а затем, разместив пленки между слоями материалов, которые обычно используются в автоклавном производстве первичных конструкций самолетов. Они обернули слои во вторую пленку из углеродных нанотрубок, на которую подали электрический ток для нагрева. Было обнаружено, что по мере нагрева и размягчения материалов они притягивались к капиллярам промежуточной пленки из углеродных нанотрубок. В получившемся композиционном материале пустоты отсутствовали, как и в композиционных материалах для аэрокосмической отрасли, производимых в автоклавах. Исследователи подвергли композиционные материалы испытаниям на прочность, пытаясь разъединить слои с тем расчетом, что при наличии пустот разделить слои будет проще. "В ходе испытаний мы обнаружили, что композиционные материалы, полученные без использования автоклава, были столь же прочными, как и композиционные материалы, изготавливаемые в автоклаве по "золотому стандарту" и применяемые в первичных конструкциях космических аппаратов", - говорит Уордл. Далее команда будет искать способы масштабирования пленок из углеродных нанотрубок для нагнетания давления. В своих экспериментах ученые работали с образцами шириной в несколько сантиметров, достаточно большими, чтобы продемонстрировать способность нанопористых сетей создавать давление и предотвращать образование пустот в материалах. Чтобы сделать данный процесс рациональным для производства целых крыльев и фюзеляжей, исследователи должны найти способы производства углеродных нанотрубок и других нанопористых пленок в гораздо более крупном масштабе. "Существуют способы создания действительно больших пленок. Можно использовать непрерывное производство листов, лент и рулонов материала, которое станет неотъемлемой частью процесса", - говорит Уордл. Он также планирует изучить различные составы нанопористых пленок, капилляры с разной поверхностной энергией и геометрией, чтобы обеспечить давление для соединения других высококачественных материалов. "Сейчас у нас есть это новое решение, создающее давление, когда это необходимо", - говорит Уордл. "Помимо самолетов, большая часть производства композиционных материалов приходится на трубы для воды, газа, нефти. Все эти компоненты можно будет производить без использования печей и автоклавов". Данное исследование частично выполнено при поддержке компаний Airbus, ANSYS, Embraer, Lockheed Martin, Saab AB, Saerte и Teijin Carbon America при посредничестве консорциума NECST (композиционные наноматериалы для аэрокосмических конструкций) при МТИ.
подробнее...
Бесхромовая пассивация цинкового покрытия Novopass 101 рекомендации технолога
Пассивация, не содержащая Cr и Co, для пассивирования покрытий щелочного и кислотного цинка: Novopass 101 HCB – жидкий трехкомпонентный раствор пассивирования. В растворе полностью отсутствует хром и кобальт. Novopass 101 HCB – обеспечивает формирование пассивационного покрытия – от прозрачного до радужного – на поверхности щелочного или кислотного цинкового покрытия. Novopass 101 HCB – несложная контроль процесса, упрощенная обработка сточных вод. Видео-рекомендации: https://www.youtube.com/watch?v=lS189dHEOy4
подробнее...
5 направлений аддитивного производства на 2020 год
Coatings Today
В 2019 году мы увидели множество новых применений 3D-печати. Чего же ожидать промышленности в 2020 году? Несколько поставщиков услуг 3D-печати сделали свои прогнозы на будущий год. Пять направлений, на которые следует обратить внимание: 3D-печать становится повсеместной Прогнозы компании Essentium относительно развития аддитивных технологий в 2020 году включают масштабный переход 3D-печати на промышленный уровень. "Перспективы аддитивного производства всегда были огромны, но их сдерживали невыгодные экономические условия, ограниченность материалов и производства, а также невозможность масштабирования", - заявляют представители компании. "Последние разработки в области 3D-печати/аддитивного производства, включая аппаратное, программное обеспечение и материалы, вместе помогут компаниям найти новые пути, разрушая все исторические преграды". Этот переход уже начался. Новые исследования, инициированные компанией Essentium, показали, что две трети компаний сообщают, что они увеличили объем использования аддитивных технологий в промышленных масштабах более чем в два раза за последние 12 месяцев. Тенденция к автоматизации Пол Беннинг, старший научный сотрудник в области 3D-печати и микроструйной техники в компании HP, заявил, что с 2020 года 3D-печать ждет постепенный переход на автоматизацию, использование искусственного интеллекта и машинного обучения в качестве средств проектирования. "Мы уже были свидетелями перехода с 3D-прототипов на производство готовых деталей", - говорит он. "Главный вопрос в том, как скоро производственные решения будут масштабированы. Мы считаем, что география цифровых производственных операций будет зависеть от эффективности цепочки поставок и близости к конечным пользователям". Беннинг утверждает, что, если взглянуть на примеры изменений производственных мощностей на местном уровне, наибольшую  практическую ценность в современном мире представляют возможности массового производства, например, прокладочных материалов в стоматологии. "Возможность доставлять файлы в цифровом виде и производить изделия на местном уровне не всегда являются гарантией успеха", - говорит он. "Производители должны определить, на каком этапе цепочки поставок наиболее эффективно доставлять товары конечным пользователям и как это отражается на экономике производства". Он приводит один интересный пример из области упаковок. "Картонные коробки представляют собой интересный вариант использования и развивающийся рынок цифровой печати, поскольку здесь существуют любопытные параллели с 3D-печатью готовых деталей", - говорит он. Гофрированные коробки - это достаточно локализованное производство, располагающееся в радиусе 150-200 миль от того места, где раньше находились деревья, используемые в производстве. Более тесное сотрудничество Фабиан Краусс, занимающийся вопросами полимеров в компании EOS в Северной Америке, предсказывает резкий рост в данной отрасли и развитие более тесного сотрудничества, в частности - интеграцию аддитивного производства с действующим производством пластмассы. "Последние десять лет аддитивное производство считалось "проблематичным" для традиционного производства пластмасс", - говорит он. "Но начиная с 2019 года мы видим все большие преимущества этого метода для литья под давлением, и в 2020 году они будут использоваться совместно". В то время как ранее материалы для аддитивного производства были ограничены, с появлением новых материалов будут активно разрабатываться и новые инновационные подходы.  Расширение рынков сбыта В компании Carbon утверждают, что аддитивное производство открывает огромные возможности для биологии и здравоохранения. К примеру, представители Carbon считают, что появляются возможности снизить затраты на системы здравоохранения, поддерживая новые подходы к лечению болезней и улучшая условия для пациентов. "Чтобы этого добиться, мы работаем, среди прочего, над новыми хирургическими инструментами и имплантатами", - заявляют представители компании. Краусс из компании EOS говорит, что в 2020 году появится новая интересная потребительская продукция, обувь и автомобильные детали, а также изделия для аэрокосмической отрасли и предметов интерьера. В компании Essentium считают, что 2020 год станет поворотным для аддитивной технологии, которая преобразит производственные процессы по всем секторам рынка, включая аэрокосмическую, автомобильную отрасль, а также производство электроники и биомедицинских устройств. Рациональное использование природных ресурсов С развитием экономики замкнутого цикла, аддитивное производство также приобретает большую значимость. Беннинг из компании HP заявляет, что для того, чтобы соответствовать запросам клиентов, производители продолжат фокусироваться на межотраслевом снабжении для дальнейшего продвижения индустриализации. Выбор материалов, предоставляемый клиентам для производства, весьма обширен, а с нарастающим вниманием к пластиковым отходам отрасль 3D-печати продолжит приспосабливать свои материалы для удовлетворения требований клиентов к защите окружающей среды. "В компании HP в настоящий момент развивается использование переработанных материалов в качестве основного сырья для новых продуктов", - говорит он. "Мы заново используем нерасплавившийся порошок в системе мультиструйной плавки и можем переработать 100% напечатанных деталей в сырье для литья под давлением. Мы хотим иметь возможность превращать существующую деталь в порошок, который затем заново можно будет ввести в производственную установку. На промышленном уровне мы этого еще не достигли и пока не можем перерабатывать детали так же, как перерабатываем порошок, но мы определенно ожидаем развития материалов до такого уровня". Краусс из компании EOS говорит: "В 2020 году мы увидим, насколько важна защита окружающей среды в аддитивном производстве. Это ключевая тема обсуждений во всей отрасли производства пластмасс; это было заметно и на международной выставке K-2019. Мы придаем особое значение и уделяем внимание этой теме в компании EOS. Для нас она означает безотходное производство". Он также отмечает, что сюда входит более обширное использование биологического сырья, а замыкается цикл использованием перерабатываемых или биоразлагаемых материалов. В компании Carbon заявляют, что также стремятся к разработке материалов и процессов, обеспечивающих рациональное использование природных ресурсов.
подробнее...
Капсула из композиционных материалов для защиты ровера НАСА в ходе миссии на Марс в 2020 г
Coatings Today
Компания Lockheed Martin разработала теплозащитный экран, используя систему тепловой защиты из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой, (PICA) для защиты ровера в рамках миссии "Марс-2020" от интенсивного воздействия тепла при входе в атмосферу, снижении и приземлении во время его путешествия к поверхности Марса. Следующая миссия НАСА на Марс ("Марс-2020"), станет одной из самых сложных с точки зрения входа в атмосферу, снижения и приземления в истории исследования этой планеты, поскольку ровер приземлится в районе песчаных дюн и скальных массивов. Путешествие займет почти семь месяцев, а на самой поверхности Марса ровер должен будет провести два года. Капсула от компании Lockheed Martin - самая большая из построенных для межпланетных полетов (почти 15 футов в диаметре); она разработана для защиты ровера от температуры до 3800 градусов по Фаренгейту при входе в атмосферу, снижении и приземлении. Капсула (теплозащитный экран и задняя часть) представляет собой сотовую конструкцию с алюминиевым заполнителем, расположенную между панелями из графитоэпоксидного композиционного материала, скрепленными девятью пружинными разделительными механизмами. В теплозащитном экране используются плитки из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой, для защиты от воздействия высоких температур. Аэродинамические свойства теплозащитного экрана также служат "тормозом" для замедления космического аппарата при входе в верхние слои атмосферы Марса на скорости почти 12 тысяч миль/ч. "Хотя у нас уже был опыт создания почти аналогичной капсулы для ровера "Curiosity", изготовить и испытать конструкцию из композиционных материалов 15 футов в диаметре было почти так же сложно, как и десять лет назад", - говорит Нил Тайс, руководитель программы строительства капсулы для миссии "Марс-2020" из компании Lockheed Martin Space. "Мы создали все капсулы входа в атмосферу Марса для НАСА за последние 40 лет исследований планеты и опирались на свой опыт, конструируя это важнейшую систему". Компания Lockheed Martin недавно доставила капсулу для ровера мисии "Марс-2020" на стартовую площадку НАСА - Космический центр Кеннеди во Флориде. В настоящее время ровер проходит испытания в Лаборатории реактивных двигателей НАСА в Пасадене, штат Калифорния, а сама миссия начнется в июле 2020 года. Приземление на Марс состоится в феврале 2021 года, в кратере Езеро.
подробнее...
Новый "гиперклей" обеспечивает ударопрочное и коррозионностойкое сцепление
Coatings Today
Новая разработка под названием "гиперклей" соединяет пластмассу и синтетические волокна благодаря образованию поперечных молекулярных связей, создавая ударопрочное и коррозионностойкое сцепление, недостижимое при использовании других имеющихся в настоящее время на рынке клеев. Технология имеет широкую сферу применения, от медицинских имплантов и защитной одежды до сантехники, - утверждают исследователи из кампуса Оканаган Университета Британской Колумбии и из Университета Виктории в Канаде. По словам команды химиков и специалистов по композиционным материалам, работающих над данным проектом, поперечные связи в материалах активируются, когда клей подвергается воздействию тепла или длинноволнового ультрафиолетового света. Даже при минимальном количестве поперечных связей материалы прочно соединяются друг с другом. Слева направо: исследователи Кевин Головин, Аббас Милани, Фен Цзян и Джереми Вулфф. Снимок предоставлен Университетом Британской Колумбии (кампус Оканаган). "Оказывается, клей особенно эффективен с полиэтиленом высокой плотности, который является важным компонентом, используемым в бутылках, трубах, геомембранах, деревопластике и других сферах", - говорит профессор Аббас Милани, директор научно-исследовательского института материаловедения при Университете Британской Колумбии и ведущий исследователь Центра изучения композиционных материалов в Оканагане. "Доступные на рынке виды клея, по сути, не действовали на этих материалах, что делает наше открытие значительной основой для широкого спектра важных применений". Профессор UVic органической химии Джереми Вулфф, команда которого занималась разработкой нового класса материалов с поперечными связями, сотрудничал с Центром прикладных исследований при Университете Британской Колумбии, исследуя практическое применение данной разработки. "Команда центра сумела изучить все свойства материала и испытать его эффективность в некоторых удивительных сферах применения, включая противопулевую защиту для первого эшелона реагирования", - говорит Вулфф. Это открытие уже играет важную роль в исследованиях, проводимых в данных учреждениях в сотрудничестве с Альбертским университетом в области бронезащиты. "Используя технологию поперечного сшивания, мы можем прочно соединить различные слои тканей для создания одежды для экстремальных условий нового поколения", - говорит Вулфф. "В то же время, поперечные связи придают материалам дополнительную прочность". Что касается потенциального использования данной технологии, по словам Милани, это только верхушка айсберга. "Представьте краску, которая никогда не отслаивается, или водоотталкивающее покрытие, которому не нужно дополнительное уплотнение", - говорит он. "Мы даже задумались над использованием данного клея для соединения разных типов пластмасс, что вызывает большие сложности при переработке пластмасс и композиционных материалов. У этого клея реальный потенциал для того, чтобы придать бытовым предметам прочность и защитить их от поломок, к чему стремятся многие химики и специалисты по композиционным материалам", - добавляет Милани. Исследование было недавно опубликовано в журнале Science и спонсировалось компанией Epic Ventures из Виктории и некоммерческой исследовательской организацией Mitacs.
подробнее...
Шотландская ракетная база раскрывает передовые методы производства материалов
Coatings Today
Компания Orbex приоткрыла завесу над своей шотландской ракетной базой, оборудованием для намотки углеродного волокна и цельными ракетными двигателями, напечатанными на 3D-принтере, а также продемонстрировала новый центр управления полетами. В ноябре шотландская ракетная база компании Orbex (Форрес, Шотландия) представила фотографии своего завода, на котором используются передовые технологии и материалы для создания космических аппаратов нового поколения на возобновляемом топливе для старта с орбиты. 18-метровая установка компании Orbex для намотки углеродного волокна считается одной из самых крупных подобных установок в Европе.  Источник: компания Orbex На базе было установлено несколько новых производственных систем, включая 18-метровую установку для намотки углеродного волокна, автоматизирующей быстрое изготовление материала для создания основной конструкции ракеты. Компания Orbex несколько лет работала над совершенствованием состава углеродного волокна, используемого в запатентованной конструкции ракеты Prime, которая на 30% легче ракет аналогичного размера, что обеспечивает ускорение от 0 до 1330 км/ч всего за 60 секунд. Компания использует полноразмерный автоклав для соединения отдельных конструкций из углеродного волокна, составляющих большие детали ракеты, включая топливные баки первой ступени. В начале этого года компания Orbex объявила о том, что использует 3D-печать для создания цельных ракетных двигателей, детали и особенности конструкции которых закладываются изначально и не требуют дополнительного времени на обработку. Компания может напечатать весь ракетный двигатель на 3D-принтере всего за пять дней. "Мы создаем ракеты так, как никто раньше этого не делал", - говорит Крис Лармур, генеральный директор компании Orbex. "Главная цель NewSpace (частного предприятия, занимающегося космическими полетами) состоит в обеспечении более быстрого, качественного и дешевого доступа в космос. Тратить сотни миллионов долларов на роботизированные линии сборки или сотни сотрудников для производство тяжелых металлических ракет - это устаревший подход. Строить современный космический бизнес означает модернизировать производственный подход, чтобы он был более быстрым и гибким". По заявлениям компании Orbex, в том время как для запуска небольших спутников требуется до 200 тысяч килограмм ископаемого топлива, ракете Prime нужно лишь  4 тысячи килограмм, что делает потребление ею топлива почти в 50 раз эффективнее. Prime будет использовать биопропан, полностью сгорающее возобновляемое топливо с выбросами углерода на 90% меньше по сравнению с ракетным топливом на основе керосина. Он также исключает использование таких опасных веществ, как гидразин или пероксид водорода в высоких концентрациях. Ракеты Prime спроектированы так, чтобы не оставлять орбитального мусора, и могут использоваться повторно благодаря инновационной концепции малой массы для восстановления первой ступени. Компания также продемонстрировала свой новый центр управления полетами, с которого будет осуществляться контроль за запусками орбитальных ракет из Шотландии и с других объектов, а также испытания двигателей с двух испытательных площадок. В настоящее время компания работает над получением разрешения от космодрома в Сатерленде, на севере Шотландии, который также используется компанией Rocket Lab (Хантингтон-Бич, штат Калифорния, США), на запуск ракеты Electron, хотя компании будут использовать разные стартовые площадки.
подробнее...
28

Журнал

Выбор редакции

Первые этапы производства порошковых покрытий
Усовершенствованные испытания факела распыла и распределения давления
Процессы нанесения покрытий с повышенной энергоэффективностью и экономией материалов
Применение конструкционных клеев для соединения металлов перед жидкой и порошковой окраской
Электрохимическая модификация поверхности в медицине

Календарь событий

Новые обсуждения

Цинк-ламельные покрытия
Как цинк-ламельные покрытия могут помочь защитить компоненты от коррозии и сохранить их функциональность на долгое время?
Ответов1
Просмотров33
Конвейерная или серийная обработка?
Мы хотим добавить новую окрасочную линию и задаемся вопросом, каковы преимущества и недостатки конвейерной системы обработки в сравнении с системой серийной обработки (периодический процесс).
Ответов1
Просмотров23
Факты об элементах: Фтор
Мы продолжаем рассматривать некоторые из наиболее важных материалов в области термообработки и металлургии.
Ответов1
Просмотров8
Анодирование. Процесс уплотнения.
Почему так важен процесс уплотнения?
Ответов1
Просмотров116
Коррозия между анодированным алюминием и сталью
Почему возникает коррозия между анодированным алюминием и сталью?
Ответов1
Просмотров11

Популярные новости