کامپوزیت LFT چیست؟

LFT چیست؟ باز کردن پلاستیک با استحکام{0} و سبک وزن که باید درباره آن بدانید

 

LFT چیست؟ مخفف آن استترموپلاستیک تقویت شده با فیبر بلند. اما این نام به سختی سطح کاری را که این ماده باورنکردنی می تواند انجام دهد خراش می دهد. همه چیزهایی را که فکر می کنید در مورد پلاستیک های "استاندارد" می دانید فراموش کنید. ما در حال بررسی این موضوع هستیم که چگونه افزودن یک "اسکلت مخفی" به پلاستیک یک کامپوزیت نیروگاهی ایجاد می کند که نحوه طراحی و ساختن دنیای اطرافمان را تغییر می دهد.

این فقط یک درس علم مواد نیست. این نگاهی به آینده تولید است، جایی که قدرت، وزن و آزادی طراحی همگرا هستند. بیایید وارد آن شویم.

 

اول، بیایید آن را بشکنیم: "ترموپلاستیک تقویت شده با فیبر بلند" در واقع به چه معناست؟

برای درک واقعی قدرت LFT، باید دو جزء اصلی آن را درک کنید. به آن مانند بتن مسلح فکر کنید-شما خود بتن و میلگرد فولادی را دارید که به آن استحکام کششی فوق العاده ای می دهد. LFT بر اساس یک اصل مشابه کار می کند.

ماتریس "ترموپلاستیک": پایه قالب‌گیری مجدد-

قسمت "ترموپلاستیک" پلیمر پلاستیکی پایه است. نمونه های رایجی که ممکن است بدانید پلی پروپیلن (PP)، پلی آمید (PA یا نایلون) یا PET هستند. پیشوند "ترمو" به این معنی است که می توانید آن را تا نقطه ذوب گرم کنید، آن را به شکل پیچیده در آورید و سپس آن را تا حالت جامد خنک کنید. بهترین قسمت؟ می توانید این روند را تکرار کنید. این باعث می‌شود که ترموپلاستیک‌ها در مقایسه با همجنس‌های «ترموست» خود که تحت یک تغییر شیمیایی غیرقابل برگشت در زمان پخت (مانند اپوکسی) قرار می‌گیرند، بسیار قابل بازیافت و همه‌کاره باشند.

 

 

 

تقویت "فیبر بلند": اسکلت پنهان

اینجاست که جادو اتفاق می افتد. بخش "الیاف بلند" به الیاف تقویت کننده، معمولاً شیشه (LGF) یا کربن (LCF) اشاره دارد که به طور قابل توجهی طولانی تر از الیاف موجود در ترموپلاستیک های فیبر کوتاه (SFT) هستند.

• الیاف کوتاه (SFT):0.2mm - 1mm
• الیاف بلند (LFT):معمولاً 10 میلی متر - 25 میلی متر

چرا این طول اینقدر اهمیت دارد؟ هنگامی که مواد LFT در قسمتی قالب‌گیری می‌شود، این الیاف بلند به هم متصل می‌شوند و ساختار استخوانی محکم و سه بعدی را در پلاستیک تشکیل می‌دهند. این شبکه داخلی "میلگرد" کلید عملکرد باورنکردنی LFT است. این به طور موثر بار تنش را از ماتریس پلاستیکی ضعیف‌تر به الیاف داخلی قوی منتقل می‌کند و در نتیجه افزایش زیادی در استحکام، سفتی و به ویژه مقاومت در برابر ضربه ایجاد می‌کند.

 

 

 

 

 

LFT چگونه ساخته می شود؟ نگاهی سریع به فرآیند Pultrusion

راز طولانی نگه داشتن الیاف در فرآیند تولید نهفته است که به آن معروف استانقباض.

تصور کنید که یک بسته پیوسته از یدک‌های فیبر (مانند یک رشته ضخیم) را از میان حمامی از رزین ترموپلاستیک مذاب می‌کشید. رزین به طور کامل الیاف را می پوشاند و آغشته می کند. سپس این مواد ترکیبی از داخل قالب کشیده شده، سرد می‌شوند و به صورت گلوله‌هایی خرد می‌شوند که هر کدام حاوی الیاف بلند و هم‌تراز هستند.

این روش اساساً با ترکیب ساده ای که برای SFT استفاده می شود، متفاوت است، جایی که الیاف خرد شده در پلاستیک مذاب مخلوط می شوند، فرآیندی که اغلب الیاف را حتی بیشتر می شکند. Pultrusion تضمین می کند که الیاف در طول بهینه خود باقی می مانند و آماده تشکیل آن اسکلت داخلی حیاتی در قسمت نهایی شما هستند.

 

 

 

LFT در مقابل جهان: چرا طولانی؟

ممکن است فکر کنید، "خوب، قوی تر است. اما آیا ارزشش را دارد؟" بیایید سر LFT--در مقابل رقبای اصلی آن قرار دهیم: پلاستیک های فیبر کوتاه و فلزاتی مانند آلومینیوم.

 

LFT در مقابل ترموپلاستیک فیبر کوتاه (SFT):

داستان دو نقطه قوت

در حالی که SFT ها برای بسیاری از کاربردها عالی هستند، آنها به سادگی نمی توانند در زمانی که عملکرد مکانیکی بالا مورد نیاز است، رقابت کنند. وقتی قطعه ای را با SFT طراحی می کنید، اساساً برای انجام بیشتر کار به خود ماتریس پلاستیکی تکیه می کنید. با LFT، شما در حال طراحی با کامپوزیت هستید.

تفاوت در بیشتر چشمگیر استقدرت ضربه. یک قطعه قالب‌گیری شده با LFT می‌تواند انرژی بیشتری را قبل از خرابی جذب کند. این آن را برای قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر سقوط، تصادف یا بارهای ناگهانی دارند، ایده آل می کند-به فکر سپرهای خودرو، محفظه ابزار برقی و تجهیزات ایمنی. علاوه بر این، شبکه فیبر به هم پیوسته به کنترل ثبات ابعادی کمک می‌کند و تاب برداشتن قسمت‌های بزرگ را کاهش می‌دهد، سردرد رایج در SFT.

 

LFT در مقابل فلز (مانند آلومینیوم): قهرمان سبک وزن

اینجاست که LFT واقعاً به عنوان یک فناوری مخرب می درخشد. برای دهه‌ها، طراحان به طور پیش‌فرض از آلومینیوم یا فولاد ریخته‌گری شده-برای اجزای ساختاری استفاده می‌کردند. امروزه یک کامپوزیت LFT مانندLFT-G^®PP LGF30(پلی پروپیلن با 30٪ الیاف شیشه بلند) از تولید کنندگان برجسته مانندLFT-G^®یک جایگزین قانع کننده ارائه می دهد.

بیایید به داده ها نگاه کنیم.

اموال	LFT-G® PP LGF30	استاندارد PP SGF30 (SFT)	قالب-آلومینیوم ریخته گری (A380)
چگالی (g/cm³)	~1.12	~1.13	~2.77
مقاومت کششی (MPa)	~115	~65	~324
ضربه ایزود بریدگی (J/m)	~300	~70	~40
نسبت قدرت-به-وزن*	بالا	پایین	متوسط
مقاومت در برابر خوردگی	عالی	عالی	ضعیف (نیاز به پوشش)
آزادی طراحی	بالا (مختلط جغرافیایی.)	بالا (مختلط جغرافیایی.)	محدود (زوایای پیش نویس)

*قدرت-به-وزن مقایسه نسبی مقاومت کششی / چگالی است.

 

همانطور که می بینید، چگالی آلومینیوم بیش از دو برابر مواد LFT است. در حالی که آلومینیوم در شرایط مطلق قوی تر است، LFT استنسبت قدرت-به-وزناستثنایی است شما عملکرد قوی در بخشی از آن دریافت می کنید50 درصد سبک تر. این کاهش وزن یک تغییر{1} بازی است، بعلاوه شما مقاومت در برابر خوردگی و توانایی ادغام چندین قطعه فلزی را در یک قطعه قالب‌گیری پیچیده به دست می‌آورید و در زمان مونتاژ و هزینه صرفه‌جویی می‌کنید.

⇒جزئیات بیشتر از مواد PP LGF برای بازدید 

 

 

عملی کردن نظریه: LFT-G^®راه حل ها در دنیای واقعی

درک داده ها یک چیز است، اما دیدن اینکه چگونه مشکلات واقعی{0}}جهانی را حل می کند چیز دیگری است. درLFT-G^®، ما هر روز با مهندسان همکاری می کنیم تا مواد سنتی را جایگزین کنیم و امکانات طراحی جدید را باز کنیم. در اینجا چند سناریوی رایج وجود دارد.

 

مورد 1: متحول کردن ماژول جلویی خودرو{1}}

چالش:یک تامین کننده سطح 1 خودرو نیاز به طراحی یک ماژول جلو{1} جدید (حامل ساختاری پشت سپر که چراغ های جلو، رادیاتور و ضامن را نگه می دارد) داشت. طراحی موجود آنها از ترکیبی از مهر و موم های فولادی و پلاستیک های SFT استفاده می کرد. سنگین، مونتاژ آن پرهزینه و ساخت آن پیچیده بود. آنها نیاز به کاهش وزن داشتند تا بازدهی سوخت را بدون از دست دادن عملکرد آزمایش{5}} تصادف مهم کاهش دهند.

راه حل:تیم مهندسی ما با آنها همکاری کرد تا با استفاده از یک ماده واحد، کل ماژول را دوباره-طراحی کند:LFT-G^®PP LGF40. این ماده سختی شدید و استحکام ضربه ای لازم برای گذراندن تمام شبیه سازی های ایمنی را فراهم می کند.

نتیجه:

• ادغام بخش:یک مجموعه فولادی و پلاستیکی 12-تکه ای به یک بخش قالب گیری تزریقی منفرد و پیچیده دوباره طراحی شد.
• کاهش وزن:آخرین ماژول LFT-G® بود30 درصد سبک تراز طرح چند{0}}متریال اصلی.
• صرفه جویی در هزینه:زمان مونتاژ عملا حذف شد و هزینه‌های ابزار ساده‌سازی شد که منجر به کاهش قابل توجهی در هزینه قطعه نهایی شد.
• عملکرد:این ماژول از همه الزامات برای آزمایش ضربه از جلو و جانبی- فراتر رفت.

این یک مثال کلاسیک از این است که چگونه LFT فقط یک مبادله مواد نیست. این یک توانمندسازی برای طراحی هوشمندتر و یکپارچه تر است.

 

 

 

مطالعه موردی 2: مشاوره تخصصی با LFT-G^®PP برای قسمت پمپ آب

در اینجا یک گفتگوی معمولی با مشتریانی است که به دنبال افزایش مرزهای محصولات خود هستند.

کارفرما (مهندس طراحی):

"سلام، ما در حال توسعه یک پمپ شیمیایی صنعتی-جدید هستیم. محفظه در حال حاضر از چدن ساخته شده است، که محکم است اما فوق العاده سنگین است و برای جلوگیری از خوردگی به پوشش خاصی نیاز دارد. ما سعی کردیم آن را با یک نایلون استاندارد-پر از شیشه (SFT) قالب گیری کنیم، اما قطعه در نزدیکی فلنج تاب خورده است، و در تست سقوط ما ناموفق بود."

LFT-G^®کارشناس:"این یک چالش بسیار رایج است. تاب خوردگی که می بینید احتمالاً به دلیل انقباض دیفرانسیل است که در SFT ها مشخص تر است زیرا فیبرهای کوتاه یک شبکه داخلی پایدار ایجاد نمی کنند. و شکست ضربه دقیقاً جایی است که LFT برتری دارد. معیارهای عملکرد کلیدی چیست؟"

مشتری:"نیاز به تحمل فشار مداوم، مقاومت در برابر ضربه بالا برای محیط سخت کارخانه، و مقاوم در برابر طیف وسیعی از سیالات صنعتی است. و صادقانه بگویم، ما باید آن را برای نصب و حمل آسان تر سبک کنیم."

LFT-G^®کارشناس:"من ما را توصیه می کنمLFT-G^®PP LGF30مواد بیایید توضیح دهیم که چرا. اولاً، ماتریس پلی پروپیلن (PP) مقاومت شیمیایی بسیار خوبی را ارائه می دهد، که برتر از آنچه از بسیاری از نایلون ها به دست می آورید، به خصوص در مورد رطوبت. دوم، اسکلت فیبر شیشه ای بلند دو مشکل بزرگ شما را حل می کند. این قطعه فوق‌العاده پایداری ایجاد می‌کند که در برابر تاب خوردن مقاومت می‌کند، حتی با انتقال دیوارهای نازک{{4} به-در محفظه پمپ شما. مهمتر از همه، قدرت ضربه آن حدود 4-5 برابر بیشتر از معادل SFT است. این تست دراپ شما را به راحتی پشت سر می گذارد."

مشتری:"این امیدوار کننده به نظر می رسد. چگونه با چدن مقایسه می شود؟"

LFT-G^®کارشناس:"شما به دنبال کاهش وزن حدودی هستید70-75%در مقایسه با چدن، در حالی که نیاز به هرگونه پوشش ضد خوردگی را از بین می برد. آزادی طراحی قالب‌گیری تزریقی همچنین به این معنی است که می‌توانیم ویژگی‌هایی مانند قالب‌گیری-در درج‌های برنجی برای اتصالات اضافه کنیم و مراحل مونتاژ را کاهش دهیم. ما می‌توانیم مقداری تجزیه و تحلیل جریان{4} قالب را برای شما انجام دهیم تا به شما نشان دهیم که الیاف چگونه جهت‌گیری می‌کنند و چگونه قطعه کار می‌کنند." این رویکرد مشورتی تضمین می‌کند که شما فقط گلوله نمی‌خرید، بلکه یک راه‌حل مهندسی کامل دریافت می‌کنید.

 

 

فراتر از قدرت:

چرا LFT یک بازی{0}}تغییر دهنده برای بزرگترین روندهای امروز است

Drive for Lightweighting و EV Revolution

در دنیای خودروهای الکتریکی (EVs)، برد پادشاهی است. و ساده ترین راه برای افزایش برد کاهش وزن است. هر گرم ذخیره شده به این معنی است که انرژی کمتری برای حرکت خودرو مورد نیاز است. LFT در خط مقدم این حرکت قرار دارد.

خودروسازان از LFT برای موارد زیر استفاده می کنند:

• محفظه های باتری:ایجاد سینی‌های بزرگ، پیچیده و مقاوم در برابر ضربه- که از سلول‌های باتری محافظت می‌کند و در عین حال وزن حیاتی را کاهش می‌دهد.
• اجزای سازه ای:جایگزینی فلز در قطعاتی مانند درب های بالابر، ساختار صندلی ها و سپرهای زیر بدنه.
• اجزای داخلی:حامل های پانل ابزار و ماژول های درب که محکم، سبک وزن هستند و{0}}بدون صدای جیر جیر هستند.

 

 

پایداری و اقتصاد دایره ای: تطابق کامل؟

همانطور که همه ما برای آینده ای پایدارتر فشار می آوریم، انتخاب مواد حیاتی است. اینجاست که طبیعت گرمانرم LFT یک مزیت بزرگ است. برخلاف ترموست، قطعات LFT می توانند در پایان چرخه عمر خود آسیاب شوند،{2}}دوباره ذوب شوند، و{3}}به قطعات جدید قالب گیری شوند، که کاملاً با اصول یکاقتصاد دایره ای. توانایی جایگزین کردن فلزات پر انرژی-مانند آلومینیوم و فولاد با یک کامپوزیت پلیمری سبکتر و قابل بازیافت به طور قابل توجهی ردپای کربن کلی محصول را در طول عمر آن کاهش می دهد.

 

 

قدم بعدی شما در آینده مواد

بنابراین، به سوال اصلی خود باز می گردیم: LFT چیست؟

این فقط یک پلاستیک دیگر نیست. این یک کامپوزیت با کارایی بالا- است که استحکام و عملکرد ضربه‌ای را برای به چالش کشیدن فلز به شما می‌دهد، اما با وزن سبک و آزادی طراحی یک پلیمر. این اسکلت پنهان است که محصولات شما را سخت تر، سبک تر، کارآمدتر و پایدارتر می کند. این راه حلی است که شکاف بین ایده و واقعیت را پر می کند.

چه در حال طراحی نسل بعدی خودروهای برقی باشید، چه در حال ساخت تجهیزات صنعتی بادوام تر یا ایجاد محصولات مصرفی ماندگار باشید، LFT یک مزیت واضح و ملموس ارائه می دهد.

اگر آماده هستید که دست از سازش بردارید و شروع به نوآوری کنید، وقت آن است که با کارشناسان صحبت کنید. تیم درLFT-G®بیش از 20 سال تجربه منحصراً به فناوری ترموپلاستیک فیبر بلند اختصاص داده شده است.

آماده بررسی نحوه LFT-G^®می تواند پروژه بعدی شما را متحول کند؟

⇒تماس با کارشناس مواد

یا همین امروز با تیم مهندسی ما تماس بگیرید (Candyhu@lfrtplastic.com) برای مشاوره رایگان!