Журнал "Композитный Мир" № 5 (86) 2019 / Composite World magazine # 5 (86) 2019

Колонка редактора Научно-популярный журнал «КОМПОЗИТНЫЙ МИР» #5 (86) 2019 Дисперсно- и непрерывнонаполненные композиты: стеклокомпозиты, углекомпозиты, искусственный камень, конструкционные пластмассы, пресс-формы, матрицы, оснастка и т. д. — ТЕХНОЛОГИИ, РЕШЕНИЯ, ПРАКТИКА! Регистрационное свидетельство ПИ № ФС 77-35049 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций от 20 января 2009 г.

ISSN — 2222-5439 Учредитель: ООО «Издательский дом «Мир Композитов» www.kompomir.ru Директор: Сергей Гладунов gladunov@kompomir.ru Главный редактор: Ольга Гладунова o.gladunova@kompomir.ru Вёрстка и дизайн: Влад Филиппов По вопросам подписки: podpiska@kompomir.ru По вопросам размещения рекламы: o.gladunova@kompomir.ru Advertising: Maria Melanich maria.melanich@kompomir.ru marketing@kompomir.ru Фото на обложке: archello.com Номер подписан в печать 10.10.2019 Отпечатано в типографии «Премиум Пресс» Тираж 7500 экз. (печатная + электронная версия) Цена свободная Адрес редакции: 190000, Санкт-Петербург ул. Большая Морская, дом 49, литер А помещение 2Н, офис 2 тел.: +7 (812) 318-74-01 info@kompomir.ru

Дорогие друзья! Известному американскому писателю ОʹГенри принадлежат строки: «Дело не в дороге, которую мы выбираем; то, что внутри нас, заставляет нас выбирать дорогу». За прошедшие со дня выпуска предыдущего номера два месяца произошли сразу два события, которые возможно определят дорогу, по которой мне предстоит идти в недалёком будущем. С одной стороны, я всерьёз занялась подготовкой к защите диссертации, и в перспективе есть возможность заняться научной и преподавательской деятельностью. С другой стороны, журнал «Композитный мир» впервые принял активное участие в организации и проведении «Композитного форума», прошедшего в Санкт-Петербурге, и мне поступили предложения о продолжении такого сотрудничества от компаний, которые, как и мы, видят, что эта тема во многом нуждается в серьёзной «перезагрузке». Но и обязанности главного редактора с меня никто пока снимать не собирается. «Человек всегда стоит перед выбором. Только иногда мы выбираем не то, что хотели бы иметь, а то, что боимся потерять».

Читайте с пользой!

C уважением, Ольга Гладунова

* За содержание рекламных объявлений редакция ответственности не несет. При перепечатке материалов ссылка на журнал «Композитный Мир» обязательна.

www.instagram.com/kompomir www.vk.com/club10345019 www.facebook.com/groups/1707063799531253

Композитный мир | #5 (86) 2019

3

Содержание

Новости Российские новости

6 12

Мировые новости

Событие 18 22

IV Композитный форум в Санкт-Петербурге. Итоги

Comptes Europe даёт импульс композитной отрасли

Отрасль

Материалы Композит Изделия объявляет об изменении ассортимента герметизирующих жгутов КОНТУР

26

Повышение эффективности в производстве композитных пултрузионных профилей с использованием смол Crestapol® 1212 и 1214

28

24

Оборудование Mikrosam запускает инновационное автоматизированное производство композитных материалов

Технологии Цифровой двойник производства авиационных конструкций из композиционных материалов

Спрей-адгезивы, которые работают

34 42

Основные тенденции получения и применения вторичных углеродных волокон (обзор)

46

Атмосферная плазма в промышленности. Технология пульсирующего атмосферного дугового разряда PAA®

52

Применение

Призовое место — как повод погрустить

Композиты на первом месте

4

Новое имя и старые знакомые

Композитный мир | #5 (86) 2019

54 60

30

Российские новости

Экспертный совет АСИ решил поддержать 10 технологических проектов

Агентство стратегических инициатив (АСИ) окажет информационную, консультационную и административную поддержку 10 технологическим проектам. Такое решение было принято в конце августа 2019 г. на заседании рабочей группы «Бизнес-проекты» экспертного совета АСИ в Москве. В числе проектов, которым АСИ поможет преодолеть барьеры и выйти на новые рынки, есть и связанные с производством изделий из композитов. Например, создание компанией «Росизолит» линии производства трудногорючего полиэфирного стеклопластика методом RTM. А также проект конструкторского бюро (КБ) «Архипов», которое занимается производством противопаводковых ограничительных барьеров, которые могут применяться как для защиты от последствий наводнений и техногенных разливов, так и в строительстве и возведении временных технологических водоемов или мест для хранения отходов. Протяженность цепи барьеров составляет до 5 км, а одно изделие заменяет 468 мешков с песком. К АСИ также обратился «Завод стеклопластиковых труб» из Казани, который предлагает внедрять свою

продукцию для нефтепроводов и трубопроводов. В 2018 году доля экспортной выручки компании составила 73%, основным покупателем труб является Казахстан. Такие трубы обладают коррозионной и химической стойкостью, могут служить более 50 лет, весят в 3–5 раз меньше стальных труб и не требуют больших затрат для установки. При использовании стеклопластиковых труб срок службы трубопроводов увеличится в 5–8 раз. На заседании эксперты также обсудили инициативу «100 лидеров развития технологий». «За последние несколько лет увеличилось количество запросов на продвижение решений, поддержку и взаимодействие с крупным бизнесом. В среднем таких обращений [в агентство] стало порядка 70%. Наша инициатива направлена на работу с крупным бизнесом, для этого АСИ вместе со «Сколково», РВК, группой ВЭБ провели работу по исследованию и подготовке модели инновационной открытости», — сообщила экспертам директор центра проектов направления «Новый бизнес» АСИ Светлана Егельская. Она также отметила, что в скором времени АСИ планирует собрать еще 10 проектов и представить экспертному совету. При этом агентство уже провело два отбора проектов по повышению производительности и эффективности производств, а также по цифровым решениям для крупного бизнеса, всего специалисты рассмотрели более 80 заявок. asi.ru

ООО «Полимерпром» выпустило линейку трудногорючих смол ООО «Полимерпром» выпустило линейку трудногорючих связующих, которая включает ненаполненные и наполненные смолы, предназначенные для производства пожаростойких изделий. Области применения трудногорючих смол «Полипол»: производство железнодорожного и автомобильного транспорта, метро-, судостроение, оборонная промышленность, изготовление деталей электрического и осветительного оборудования. «Полипол 3088» и её модификации: • «Полипол 3088 RTM» — версия для технологий закрытого формования; • «Полипол 3088-А» — предускоренная версия для намотки; • «Полипол 3088-ТА» — предускоренная и тиксотропная версия для напыления и ручного формования. Узнать более подробную информацию и заказать необходимую смолу можно в офисах компании ООО «Полимерпром» по тел.: +7 (831) 243-10-00 или e-mail: polymerprom@polymerprom-nn.ru

6

Композитный мир | #5 (86) 2019

Российские новости

Стартовал отборочный этап мирового композитного чемпионата Composite Battle World Cup VR С 9 сентября начался отборочный этап мирового чемпионата по композитам Composite Battle World Cup VR (виртуальная реальность). МИЦ «Композиты России» — организаторы чемпионата, решили в этом году объездить страны и найти лучших из лучших в индустрии композиционных материалов, чтобы 20 ноября они сразились в финальной композитной битве чемпионата. Кроме того, в формат чемпионата внедрен новый формат VR — виртуальная реальность. С 9 по 10 сентября в Риме прошел отборочный этап мирового чемпионата по композитам Composite Battle World Cup VR. В числе участников были представители крупнейших университетов Италии — La Sapienza, Tor Vergata, Università degli Studi Roma Tre, Università degli Studi Guglielmo Marconi и др. «Абсолютно все были в восторге от нашего практикума и Battle в VR. МОЦ «Композиты России» разработал всю программу, методику соревнований, провел тестирование и с успехом вышел на мировой уровень! В отборочном этапе было много участников, однако за первое место боролись 10 лучших «композитчиков». Победителем стал Александр Меньшиков, который на данный момент проживает в Италии и занимается развитием своего стартапа», — отметил Владимир Нелюб, директор МИЦ «Композиты России». Александр Меньшиков в настоящее время рассматривает возможность обучения в магистратуре России, в частности — в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Среди приоритетных направлений для своего обучения он отметил инновационные технологии и композитные материалы.

Отборочные соревнования Composite Battle World Cup VR еще пройдут: • 9–10 октября — в Боснии и Герцеговине; • 12–13 октября — в Словакии (в Братиславе); • 19–20 октября — в Германии (в Кёльне); • 15–17 ноября — в Хорватии (в Загребе). Финальный чемпионат состоится 20 ноября в Москве, в рамках Международного композитного форума «Ключевые тренды в композитах: наука и технологии». Пресс-релиз МИЦ «Композиты России»

На замену дымовых труб Гурзуфской котельной в Екатеринбурге направили 24, 8 млн. рублей На Гурзуфской котельной в Екатеринбурге согласно графику технического перевооружения в этом году специалисты заменят две из четырех дымовых труб, еще одну — в 2020 году, модернизация обошлась в 24,8 млн. рублей. Трубы отслужили больше двадцати лет. По оценке экспертов, вследствие работы в неблагоприятных условиях, толщина стенки газоотводящих стволов значительно уменьшилась, а расчет остаточного ресурса подтвердил необходимость замены. Новые трубы высотой 51 метр выполнены из коррозионностойкого материала — стеклопластика. Каждая конструкция состоит из семи звеньев, оборудована светофорной площадкой и примерно вполовину легче демонтированного металлического аналога. Это существенно снизит нагрузку на каркас котла. Замена трубы — сложный, трудозатратный процесс: для установки новых газоотводящих стволов на площадку привлечены монтажники-верхолазы и промышленные альпинисты. Работы идут с помощью крана с большой грузоподъёмностью, вылет стрелы — более 60 метров. Демонтаж и монтаж оборудования

проводится в стесненных для спецтехники условиях — вблизи котельной расположены жилые и административные здания, рядом проезжая часть, а чтобы не задеть трубы, находящиеся в работе, требуется ювелирная точность. www.tplusgroup.ru

Композитный мир | #5 (86) 2019

7

Российские новости

Росатом и «РусГидро» договорились о сотрудничестве в области разработки и применения композитных материалов 2 октября 2019 года в рамках III «Российской энергетической недели» Госкорпорация «Росатом» и «РусГидро» подписали соглашение о сотрудничестве в области разработки и внедрения композитных материалов. Свои подписи под соглашением поставили первый заместитель генерального директора Госкорпорации «Росатом» Кирилл Комаров и первый заместитель генерального директора, член Правления «РусГидро» Джордж Рижинашвили. Церемония подписания состоялась на стенде Госкорпорации «Росатом». Стороны договорились о старте сотрудничества в области разработки композитов для реализации перспективных проектов Росатома и РусГидро, которое включает такие направления как композитные решения для основного, вспомогательного оборудования и элементов конструкций малых ГЭС, объектов ветроэнергетики, систем внешнего армирования. При реализации пилотных проектов стороны намереваются обмениваться информацией о текущих и перспективных потребностях в продукции и услугах, технических требованиях к ней, об имеющихся наработках и серийных продуктах, формировать перечни НИОКР, разрабатывать конструкторскую документацию, изготавливать опытные образцы, серийную продукцию и др.

«Росатом активно развивает производство перспективных материалов на основе новейших технологий, поскольку с ними во многом связано обновление технической базы атомной отрасли. Одним из направлений деятельности Росатома в этой сфере является производство полимерных композиционных материалов на основе углеродного волокна на базе дивизиона UMATEX — крупнейшего производителя углекомпозитов в России. В июле 2019 года Росатом подписал соглашение о намерениях с Правительством Российской Федерации по направлению «Технологии создания новых материалов и веществ». Уверен, сотрудничество с «РусГидро» позволит нам увеличить эффективность наших проектов за счет внедрения новейших высокотехнологичных материалов», — прокомментировал подписание документа Кирилл Комаров. «Модернизация объектов электроэнергетики предполагает использование новых технологий. Мы заинтересованы в применении композитных материалов, которые обладают повышенными характеристиками: прочностью, химической и коррозионной стойкостью, так как это повышает надежность энергообъектов и энергоснабжения», — отметил Джордж Рижинашвили. www.rosatom.ru

В ИВС РАН открылся Центр химии материалов для судостроения

На базе Института высокомолекулярных соединений Российской академии наук (ИВС РАН) в Санкт-Петербурге 9 сентября открылся Центр химии материалов для судостроения. «Центр будет разрабатывать и испытывать уникальные образцы изделий из полимерных композитных материалов для их внедрения на предприятиях Объединенной судостроительной корпорации (ОСК). Компания является ключевым индустриальным партнером ИВС РАН. Средне-Невский судостроительный завод (входит в ОСК) представил нам техническое задание на разработку крепежа из полимерных композитных материалов. Задание мы выполнили,

8

Композитный мир | #5 (86) 2019

после чего в августе выиграли соответствующий конкурс, организованный Минпромторгом. Сегодня подписали банковскую гарантию, первый крупный коммерческий заказ будет подписан уже на этой неделе, его стоимость составит 90 млн. рублей», — рассказал директор ИВС РАН Сергей Люлин. При этом он подчеркнул, что разработка доступных отечественных полимерных композитных материалов крайне необходима судостроительной отрасли Российской Федерации. «В отечественном судостроении полимерные материалы занимают долю всего в 0,6%, хотя у ведущих стран с развитой судопромышленной инфраструктурой показатель достигает более 20%», — указал директор института. Кроме того, он отметил, что в перспективе ОСК намерена расширить в производстве применение негорючих материалов, а также полимерных и гибридных покрытий судов, защищающих от разного вида излучений. «С расширением спектра требующихся изделий ИВС РАН планирует создать инжиниринговый центр по разработке технологий композитных материалов для разных задач», — резюмировал Люлин. ОСК и ИВС РАН подписали в 2016 году меморандум о сотрудничестве в области разработки и использования новых полимерных композитных и гибридных материалов. macro.ru

Российские новости

В ОЭЗ «Тольятти» состоялся запуск производства «ПМ-Композит» 8 октября на площадке АО «Особая экономическая зона промышленно-производственного типа «Тольятти» состоялось официальное открытие и запуск производства ООО «ПМ-Композит», специализирующегося на разработке и производстве продукции из композитных материалов с помощью горячего прессования SMC-полуфабрикатов, а также с помощью технологии литья. В торжественной церемонии открытия завода принял участие Губернатор Самарской области Дмитрий Азаров. На заводе создано 128 рабочих мест. Компания занимается проектированием и выпуском продукции для транспортной и городской инфраструктуры. По подсчетам специалистов, инвестиции в проект составили 895 млн. рублей. Напомним, весной на предприятии было запущено тестовое производство. За последние полгода работы резидента ОЭЗ была осуществлена итоговая наладка оборудования, отработаны технологические процессы, проведены все мероприятия по обеспечению зданию должного уровня противопожарной

безопасности, обустроены офисные и бытовые помещения, озеленена и облагорожена прилегающая к предприятию территория. www.samregion.ru, oeztlt.ru

В ДПО «Пластик» открыли цех по выпуску стеклопластиковых труб большого диаметра Компания ДПО «Пластик» (г. Дзержинск, Нижегородская обл.) открыла новый цех по производству высоконагруженных стеклопластиковых труб.

28 августа Губернатор Нижегородской области Глеб Никитин вместе с мэром Дзержинска Иваном Носковым и генеральным директором ДПО «Пластик» Юрием Караваевым дал старт первому пробному запуску производства высоконагруженных стеклопластиковых труб. Как ранее сообщалось, объем инвестиций в производство составил 500 млн. рублей, создано 107 рабочих мест. Цех будет серийно производить до 15 км в год высокопрочных армированных труб большого диаметра до 800 мм. Продукция может использоваться: для магистральных трубопроводов, для наружных канализационных сетей, для тепловых сетей, для систем водоснабжения, для транспортировки нефтепродуктов, технической воды, растворов агрессивных химических соединений. Объем субсидии, предоставленной Минпромторгом России, составил 152 млн. рублей. «Открытие нового производства на заводе «Пластик» — важный и очень серьёзный инвестиционный проект. Высоконагруженные стеклопластиковые трубы, которые здесь будут выпускать, востребованы не только на российском, но и на зарубежном рынке. Высокий спрос на изделия этой категории объясняется их широким спектром применения — как в промышленном, так и жилищно-коммунальном строительстве», — сказал Глеб Никитин. Как отметил глава региона, также завод приступил к реализации еще одного проекта по организации автоматизированного производства полимерно-композитных газовых баллонов, в том числе для автомобильного транспорта и газозаправочных комплексов. «Объём инвестиций по этому проекту составляет

более 1,5 миллиардов рублей. Уверен, эти проекты станут отправной точкой в создании широкого ассортимента композитных изделий для отечественного и зарубежного рынков. И, следовательно, новым этапом развития компании «Пластик», — добавил Глеб Никитин. Правительство области со своей стороны оказало поддержку предприятию в получении льготного займа российского Фонда развития промышленности в размере 500 миллионов рублей. Предприятие «Пластик» принимает участие в реализуемых на федеральном уровне мероприятиях по развитию производства композиционных материалов и изделий из них, в том числе — в национальном проекте «Производительность труда и поддержка занятости». В настоящее время компания ведет работу над расширением ассортимента созданного производства. В частности, прорабатывается возможность производства опор и мачт для эксплуатации в трудных климатических условиях, а также изделий для военно-промышленного комплекса. dplast.ru, government-nnov.ru

Композитный мир | #5 (86) 2019

9

Российские новости

Российская гиперзвуковая ракета «Циркон» в полете будет похожа на огненный шар Новейшая российская гиперзвуковая ракета «Циркон» в полёте будет похожа на огненный шар. Корпус новейшей российской гиперзвуковой ракеты «Циркон» изготавливается из углерод-углеродного композитного материала под названием КИМФ. Данный материал представляет собой трёхмерно армированный углеродный композит с высокой прочностью и теплостойкостью. Чудо-материал производится на одном из предприятий «Росатома» в городе Челябинске. Из него также изготавливают защитное покрытие для боевых блоков баллистических ракет Р-29РМ. Этими ракета-

ми оснащаются атомные подводные лодки проекта 667БДРМ «Дельфин». Применение данного материала позволяет снизить радиолокационную заметность ракеты и защитить её агрегаты от высоких температур, которые неизбежно возникают при полёте на гиперзвуковой скорости. Что интересно, достигая скорости 10 тысяч километров в час, «Циркон» разогревается до огромных температур и в полёте будет похожа на огненный шар. www.iarex.ru

В Дагестане идет строительство «Каспийского завода стекловолокна»

13 сентября, находясь с рабочим визитом в Дагестане, Министр Российской Федерации по делам Северного Кавказа Сергей Чеботарёв вместе с премьер-министром республики Артёмом Здуновым посетил инвестиционную площадку «Уйташ», расположенную на территории моногорода Каспийск. Здесь Министру были презентованы проекты, реализуемые в данной промзоне в рамках соглашения между Фондом развития моногородов и Дагестаном. На площадке «Уйташ» созданы и введены в эксплуатацию объекты инженерной и транспортной инфраструктуры. Кроме того, здесь создан индустриальный парк «КИППромКаспий». На сегодняшний день на территории индустриального парка реализуются 2 инвестиционных проекта. Один из которых — строительство «Каспийского завода стекловолокна». На сегодняшний день на старом производстве, функционирующем в Махачкале, трудятся 100 человек. Однако в связи с тем, что завод, учитывая современные условия, располагается в санитарной зоне города, было принято решение о перенесении объекта в промзону. Срок реализации проекта — 2019–2021 годы, на его первом этапе 185 человек будут производить стекловолокно двухстадийным методом. По словам генерального директора компании ООО «Дагстеклотара», которой принадлежит завод в Махачкале и выступившей инициатором проекта, Патахудина Магомедова, проблем с реализацией продукции у предприятия в настоящее время нет. «Конструкционные стеклоткани по ГОСТу мы сегодня уже выпускаем

10

Композитный мир | #5 (86) 2019

и поставляем предприятиям страны. Заказы у нас есть. Здесь же, на территории парка, мы хотим создать новый, современный комплекс, уйти от старого оборудования, закупив новое. Мы заявились и на второй этап — строительство цеха одностадийного стекловолокна, для которого, кстати, есть и своя сырьевая база. Аналога такому производству в России нет. Самый ближайший конкурент в этом — Белоруссия. Если мы его реализуем, то будем конкурентоспособным предприятием, уникальным в своем роде в стране. При этом в будущем, создав весь комплекс, мы сможем обеспечить создание около 1200 рабочих мест», — пояснил Магомедов. Министр Российской Федерации по делам Северного Кавказа со своей стороны поинтересовался формированием кадрового состава завода. По словам инициатора проекта, в данном направлении уже сейчас активно ведется работа с техническими вузами, более того, приглашаются специалисты изза пределов республики, которые делятся своими знаниями с дагестанскими студентами. Последние проходят практику на предприятии, и в дальнейшем всем выпускникам гарантируется трудоустройство. Напомним, что в рамках проекта планируется строительство современного автоматизированного завода по производству стеклянного волокна с дальнейшей переработкой в технический текстиль для промышленных композитных материалов. www.e-dag.ru

Российские новости

«Композиты России» первые на Мировом чемпионате WorldSkills Kazan 2019

26 августа подвели итоги 45-го Мирового чемпионата по профессиональному мастерству WorldSkills, проходившего в Казани с 22 по 27 августа 2019 года. Команда МИЦ «Композиты России» МГТУ им. Н. Э. Баумана заняла первое место в компетенции «Технологии композитов». Второе место заняла команда «Росатом» (АО «НИИграфит»), третье — Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет им. А. Н. ТУПОЛЕВА «КАИ». «Уже второй год подряд мы доказываем, что «Композиты России» — одни из лидеров в своей отрасли на мировом уровне. В 2018 году мы заняли первое место в мировом чемпионате Composite

Battle и начали активно готовиться к WorldSkills в Казани. Компетенция «Технологии композитов» прошла впервые в рамках мирового чемпионата. Сейчас мы еще раз доказали и подтвердили свой высокий профессионализм», — поделился своими впечатлениями после подведения итогов чемпионата директор МИЦ «Композиты России» Владимир Нелюб. Мировой чемпионат по профессиональному мастерству по стандартам WorldSkills в этом году собрал более 1000 молодых профессионалов из 63 стран. Состязания прошли по 56 компетенциям. Пресс-релиз МИЦ «Композиты России»

Мировые новости

Компания Aptera построит трехколесный электромобиль-рекордсмен

Компания Aptera разработала трехколесный двухместный электромобиль с рекордной дальностью хода – 1600 километров. Концепт похожей машины был представлен еще 10 лет назад, однако в 2011 году проект закрылся. Теперь основатели Aptera решили все-таки вопло-

тить свою идею. Они запустили краудфандинговую кампанию, чтобы привлечь $2,5 млн. на создание рабочего прототипа. Как рассказал основатель компании Крис Энтони, автомобиль будет выпущен в нескольких модификациях. Самая быстрая из них получит батарею емкостью 100 кВт-ч, с которой сможет проехать 1600 километров, что соответствует энергопотреблению около 62,5 Вт/ч на километр. Для сравнения, самый эффективный автомобиль Tesla Model 3 Standard Range Plus потребляет в 2,5 раз больше. Достичь такой эффективности удастся благодаря уникальной форме автомобиля с высокими аэродинамическими свойствами, а также уменьшению массы за счет замены металлических деталей на композитные. Машина будет весить 800 килограммов. Приводить ее в движение будут три мотора мощностью 68 лошадиных сил каждый. В планах у компании к 2022 году выпустить 11 тыс. автомобилей. Машины будут продаваться по цене от $34 тыс. до $59 тыс. в зависимости от комплектации. www.oreanda.ru

Напечатан 3D-прототип моста из стеклопластика

Международное инжиниринговое консалтинговое бюро Royal HaskoningDHV, производитель 3D-принтеров компания CEAD и компания DSM объявили о создании первого в мире прототипа напечатанного на 3D-принтере легкого пешеходного моста на основе волокнистого композита. Прочный и долговечный композит состоит из термопласта торговой марки Arnite®, армированного в процессе 3D-печати непрерывными стеклянными волокнами. Разработчики подчеркивают, что стеклопластиковые мосты уже известны и успешно зарекомендовали себя тем, что имеют более длительный срок службы и более низкую стоимость жизненного цикла по сравнению со стальными. Инновационный подход команды заключается в применении технологий 3D-печати, которые позволяют создавать крупномасштабные конструкции из армированных термо-

12

Композитный мир | #5 (86) 2019

пластов. Благодаря новому композитному материалу компании рассчитывают начать новую эру в сфере устойчивого развития и изменить представления о функциональности мостов. Разработчики также учли возможность включения специальных датчиков для контроля за состоянием конструкций в процессе эксплуатации и оптимизации их технического обслуживания. Данный проект представляет собой отличный пример кооперации компаний в целях разработки и создания передовых решений из композитов. Компания HaskoningDHV ответственна за разработку конструкции моста, CEAD – за технологию и оборудование для 3D-печати, а DSM обеспечивает проект сырьем и материалами. www.royalhaskoningdhv.com

Мировые новости

Летающий робот-насекомое BionicOpter занесен в Книгу рекордов Гиннесса

Немецкая компания Automation создала самого крупного в мире летающего робота в форме четырехкрылой стрекозы. Бионический аппарат под названием BionicOpter Festo’s управляется с помощью приложения для смартфона. Книга рекордов Гиннесса назвала его самым большим летающим роботизированным насекомым в мире. При размахе крыльев 63 см и длине «тела» 44 см, модель весит всего 175 граммов. Каркасы крыльев изготовлены из углепластика и обтянуты тончайшей алюминиевой фольгой. Так же, как и любое природное насекомое, BionicOpter может летать во всех направлениях, благодаря возможности управления каждым из четырех крыльев независимо друг от друга. Это позволяет ему замедляться, резко поворачивать, быстро ускоряться

и даже лететь задом наперед. Управляемый с помощью приложения для смартфона, робот способен гасить любые вибрации во время полета. Система BionicOpter непрерывно записывает и оценивает данные о положении крыльев в режиме реального времени для стабилизации летающего объекта. «Любопытство и жажда инноваций побуждают нас разрабатывать все новые и новые конструкции, — говорит Каролин фон Хефен, руководитель корпоративных бионических проектов компании Automation. — Разумеется, мы счастливы, что наш последний проект попал в Книгу рекордов Гиннесса. Это, пожалуй, самая приятная оценка нашей работы». www.festo.com

Мировые новости

Airtech Advanced Materials Group инвестирует в новые технологии

Компания Airtech Advanced Materials Group — один из крупнейших в мире производителей оснастки и вспомогательных материалов для производства изделий из композитов с помощью вакуумных методов — инвестировала в новую технологию, расширив свой парк оборудования крупногабаритной 3D-печатной машиной с аддитивным производством (LSAM) и интегрированной возможностью обработки. В основе LSAM лежит экструзия термопластов, то есть та основная технология, с которой вот уже почти 50 лет работают

специалисты компании Airtech. Благодаря LSAM снижается время изготовления технологической оснастки, сокращаются трудозатраты, а точность дозировки исходных материалов существенно снижает расходы. В компании Airtech считают, что данное аддитивное производство изменит подход к изготовлению технологической оснастки, особенно для аэрокосмической промышленности. Крупногабаритные инструменты в виде триммеров, крепежных приспособлений и форм для укладки могут быть спроектированы, изготовлены и обработаны намного быстрее без ущерба для качества. Также в компании расширили площадь своего подразделения Custom Engineered Products, находящегося в Спрингфилде (Теннесси, США), на 60 000 кв. футов (5 574 м²). «Airtech уже более 45 лет занимается экструзией и готова сделать следующий шаг в данной области — в 3D печать. Этот тип экструзии подобен тому, что мы делаем сейчас с пленками, но будет использоваться для создания новой крупногабаритной оснастки с внутренним нагревом, длиной до 40 футов (≈ 12 м). Мы разрабатываем новые технологии, чтобы помочь нашим партнерам и клиентам снизить затраты и увеличить производительность», — сказал Джефф Дальгрен, президент компании Airtech Advanced Materials Group. Компания Airtech активно внедряет инновации в аэрокосмическую отрасль, предлагая целый ряд продуктов (как для высокотемпературных, так и для низкотемпературных методов производства) под своей торговой маркой, а также запатентованные технологии для аддитивного производства. В компании готовы удовлетворить потребности растущих рынков и работать на благо своих клиентов. «Мы рады, что можем предложить нашим клиентам множество новых решений, включая связанные с новым аддитивным производством. Это еще больше укрепит нашу позицию одного их ведущих технических партнеров в композитной отрасли», — сказал Грегори Хэй, директор по аддитивному производству Airtech Advanced Materials Group. Пресс-релиз компании, www.airtechonline.com

Мировые новости

В SAERTEX® увеличили ассортимент предлагаемых углеродных материалов, приобретя активы компании TK INDUSTRIES Летом 2019 г. компания SAERTEX® приобрела сто процентов акций баварской TK Industries GmbH, расширив тем самым свой ассортимент многоосных тканей из тяжелого углеволокнистого жгута.

TK Industries является узкоспециализированным производителем углеродных тканей, базирующимся в Сельбице (Германия). На своей производственной площадке компания выпускает углеродные материалы с использованием новейших многоосных технологий. Продукты, производимые TK Industries, идеально дополняют ассортимент высококачественных материалов SAERTEX, предназначенных для производства изделий из композитов для нужд промышленного и транспортного строительства, особенно автомобилестроения, судостроения, ветроэнергетики. «Приобретение TK Industries позволило нам быстро задействовать дополнительные мощности и оперативно расширить производство для удовлетворения постоянно растущего спроса на углеткани, а также сократить сроки доставки для наших клиентов», — говорит Кристоф Гейер, генеральный директор SAERTEX Group. О компании SAERTEX: Семейная компания SAERTEX® с оборотом около 350 миллионов евро является лидером на мировом рынке по производству многоосных тканей и армирующих материалов для производства волокнистых композитов. Заказчики из ветроэнергетической, аэрокосмической, автомобильной, спортивной и судостроительной отраслей доверяют композитам, которые становятся более легкими, более стабильными и более устойчивыми к коррозии, благодаря армирующим стекло- и углематериалам SAERTEX®. В частности, для судостроительной, транспортной, нефтегазовой и строительной отраслей компания предлагает специальные услуги по замене стальных компонентов на композитные – от структурного анализа и

разработки процессов до серийного производства деталей. Насчитывая около 1400 сотрудников, трудящихся на 14 производственных площадках, расположенных на пяти континентах, а также обладая развитой сбытовой сетью в более чем 50 странах, группа SAERTEX® занимает уверенные позиции для удовлетворения растущего спроса на технологически передовые композитные решения в сфере угле- и стеклопластиков. Пресс-релиз компании www.saertex.com

Мировые новости

Дизайнерский чемодан для космических туристов Берлинские дизайнеры из Horizn Studios создали концепцию умных чемоданов, подходящих, в том числе, и для космических туристов. Материал, из которого они выполнены, — композит, армированый углеродным волокном с графеновым покрытием, которое позволяет повысить гибкость, прочность и существенно облегчить материал. Для защиты от невесомости предметы багажа имеют электромагнитную опорную плиту, чтобы его можно было прикрепить к полу или стенам. Помимо этого, у чемодана есть встроенный экран, который позволит участвовать в сеансах видеосвязи с друзьями и семьей на Земле. А рюкзак может складываться по всей плоскости, когда он не нужен, и весит всего 900 граммов. www.dezeen.com

Создание деталей из композитов удалось упростить благодаря 3D-печати

Производство полых деталей из композитных материалов нередко усложняется необходимостью создания удаляемой оснастки, на которой происходит формование слоев композитного материала. Один из ведущих игроков на рынке аддитивного производства — компания ExOne часто использует свои системы для производства песчаных форм для литья и для изготовления оснастки, необходимой композитным производствам. Для упрощения работы с полыми композитными деталями в компании разработали новый метод, позволяющий с легкостью удалять с помощью

воды напечатанные на 3D-принтере формы из кварцевого и керамического песка. Такая оснастка остается прочной и стабильной при формовании композитов даже при использовании автоклавов. Технология «смывания» водой ExOne подразумевает 3D-печать деталей из песка со связующим веществом, которое растворяется в воде при температуре до 180°C. Кроме того, напечатанную на 3D-принтере форму покрывают уникальным раствором, создающим гладкую и плотную поверхность композитных материалов, которые затем сплавляются в автоклаве. После этого остатки оснастки в центре готовой детали полностью вымываются водой. Простота метода вымывания и сложность геометрии получаемых деталей позволяет клиентам ExOne реализовать проекты, которые при использовании иных технологий просто были бы невозможны. Так, дочернее предприятие Lockheed Martin Company авиапроизводитель Sikorsky успешно применяет технологии ExOne для изготовления стеклопластиковых и углепластиковых деталей сложной геометрии. Инновационный метод также используют в компании Royal Engineered Composites для производства дверей и обтекателей летательных аппаратов. www.exone.com

16

Композитный мир | #5 (86) 2019

Событие

composite-forum.ru

IV Композитный форум в Санкт-Петербурге. Итоги С 10 по 12 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге состоялся IV Петербургский международный научно-промышленный Композитный форум. Мероприятие стало площадкой диалога ведущих ученых и специалистов отрасли с руководителями производственных компаний и органов власти. Форум включил в себя конференцию «Развитие производства и применения композиционных материалов (композитов) и изделий из них в Санкт-Петербурге» и специализированную выставку оборудования, материалов и изделий из композитов «К-Экспо». В этом году в мероприятии приняло участие 440 специалистов из 28 регионов России и 13 зарубежных стран, в том числе из Австрии, Финляндии, Швеции, Германии, Эстонии, Чехии, Израиля, Великобритании, Казахстана, Украины, Беларуси. Свои доклады представили более 70 спикеров.

18

Композитный мир | #5 (86) 2019

В рамках конференции «Развитие производства и применения композиционных материалов (композитов) и изделий из них в Санкт-Петербурге» состоялись выступления экспертов рынка по наиболее актуальным вопросам отрасли: применение композитных материалов и изделий в судостроении, в нефте- и газодобывающих отраслях в условиях Крайнего Севера и при разработке арктических шельфовых месторождений, на объектах транспортной инфраструктуры и в других сферах. Обсуждалось международное и межрегиональное сотрудничество. Главным событием стало пленарное заседание «Инновационные композитные материалы — практика и основа промышленности и городской среды будущего», которое прошло в рамках конференции. С приветственными словами к участникам Форума обратились Зазимко Вадим Николаевич, исполнительный директор Композитного Кластера Санкт-Петербурга, Банников Вадим Викторович, начальник отдела инновационных проектов департамента стратегического развития и инноваций Министерства экономического развития Российской Федерации, Валиева Алия Шамилевна, начальник Управления развития инфраструктуры Комитета по промышленной политике, инновациям и торговле Санкт-Петербурга. Они обозначили тренды

Событие

развития композитной отрасли, рассказали о формах сотрудничества городских структур с разработчиками и производителями композитных изделий и способах внедрения новых материалов в городское хозяйство. Алия Шамилевна Валиева отметила, что современное производство композитных материалов — это быстро, дешево, экономично и экологично, и будущее, несомненно, за этими перспективными материалами. Объем российского композитного рынка в мире пока маленький, поэтому проведение мероприятий, подобных Форуму, очень важно для ускорения развития. Бурчаков Юрий Николаевич, Президент Союза «Санкт-Петербургская Торгово-Промышленная палата» отметил, что на данный момент подписаны соглашения с более чем ста палатами других стран. С их помощью можно участвовать в зарубежных мероприятиях, продвигая таким образом отечественную продукцию. На конференции прошло 14 круглых столов. Были затронуты такие темы, как образование и научные исследования, транспортная и городская инфраструктура, экология и поддержка государством развивающейся отрасли. Одним из наиболее ярких мероприятий конференции стал круглый стол «Применение композитов в строительстве, транспортной инфраструктуре и городском хозяйстве». В рамках дискуссии участники обсудили новые методы кооперации между администрациями районов Санкт-Петербурга и производителями. Большое количество специалистов композитного рынка собрали круглые столы по судостроению и

использованию композитных материалов и изделий в нефте- и газодобывающих отраслях в условиях Крайнего Севера, а также при разработке арктических шельфовых месторождений. Доклады участников носили практический характер и демонстрировали результаты работы предприятий Санкт-Петербурга. Компании, эксплуатирующие суда из композитных материалов, в ходе дискуссии дали обратную связь по характеристикам и поведению судов из новых материалов на воде их производителям. Разработчики продемонстрировали новые материалы для обшивки корпусов. Также в рамках конференции прошли круглые столы

Композитный мир | #5 (86) 2019

19

Событие

по экологии, работе с персоналом на композитных производствах и новым композитным материалам. Материалы, представленные на круглых столах, заинтересовали производственные организации. Наверняка в ближайшем будущем будут широко представлены изделия из новых, перспективных материалов.

20

Композитный мир | #5 (86) 2019

В рамках конференции состоялся конкурс «Инвестиции в разработку и применение композитных материалов», организованный редакцией журнала «Композитный мир». Жюри заслушало выступление участников конкурса по десяти представленным заранее проектам. Эксперты оценивали каждый проект по таким критериям, как инновационность, экономическая обоснованность, инвестиционная привлекательность, технологическая обоснованность, контроль рисков внедрения и полезность для народного хозяйства. Были выделены три проекта, имеющие максимальное количество баллов по указанным параметрам. Первое место занял проект компании ООО «РОСИЗОЛИТ» «Создание высокоэффективного производства по изготовлению трудногорючего полиэфирного листового стеклопластика методом RTM». Второе место занял проект ООО «ТД «Базальтовые трубы» «Композитный волнолом «Гребёнка»». Третье место занял проект ООО «Термопластиковые композитные технологии» «Термопластиковые композитные технологии». По итогам голосования в социальных сетях и на сайте мероприятия была присуждена премия зрительских симпатий проекту «Купольные конструкции из ПКМ», представленном группой компаний ООО «Композит Групп», ООО «ПСК «АЛТЕС» и ООО «Композитные технологии и оснастка». Победители получили призы, конкурсные награды, возможность разместить рекламу своих проектов в журнале «Композитный мир» и рекомендации от экспертов на участие в международных конкурсах. Работа в рамках Форума была максимально полезной для производителей изделий из композитных

Событие

материалов. Были достигнуты договоренности между разработчиками и производителями композитов, которые должны привести к появлению изделий из новых материалов. Также планируется, что в ближайшее время будут положительные изменения в порядке сертификации и внедрения уже существующих материалов в рыночную городскую среду. «Форум был очень результативным и дал нам много идей и разработок на ближайшее время», – подвел итоги В.Н. Зазимко, исполнительный директор Ассоциации «Композитный Кластер Санкт-Петербурга». Кроме того, на площадке одновременно с конференцией работала выставка «К-Экспо», где были продемонстрированы новейшие достижения в композиционных технологиях. Особенностью выставки в этом году стала демонстрация композитных судов и плавсредств на воде. Присутствовало семь плавательных средств из композитных материалов, в том числе плавсредства ООО «Виннета». Катамаран «Грифон» Средне-Невского судостроительного завода для демонстрации своих ходовых качеств вывез участников Форума в акваторию Невы. На выставке cвою продукцию показали компании «ХимСнаб Композит», «Анизопринт», «Полимерпром», «Бау Текс», «Завод Композит», «Редиус 168». Отдельные стенды имели Композитный кластер Санкт-Петербурга и Союз «Санкт-Петербургская торгово-промышленная палата». Организатор Форума — Комитет по промышленной политике, инновациям и торговли Санкт-Петербурга. Форум осуществляется при поддержке Композитного кластера Санкт-Петербурга.

Композитный мир | #5 (86) 2019

21

Отрасль

Пресс-релиз Reed Exhibitions Germany GmbH

даёт импульс композитной отрасли Общая неоднородная экономическая ситуация в Европе сказывается на состоянии композитной отрасли. И не всегда это влияние носит положительный характер. Организаторы европейской выставки COMPOSITES EUROPE 2019, проходившей с 10 по 12 сентября 2019 года в Штутгарте (Германия), отметили снижение на семь процентов как числа её участников, так и посетителей. Всего в 2019 году в выставке приняли участие 310 экспонентов и посетили около 7500 специалистов из 64 стран. Снижение ключевых показателей связано, прежде всего, с тем, что традиционно среди основных отраслей-потребителей, проявляющих интерес к разработкам композитной отрасли, выставку посещают представители предприятий автомобилестроения и машиностроения, где в настоящее время наблюдается снижение продаж. Как заметил управляющий директор компании-организатора выставки Reed Exhibitions Germany GmbH Майкл Фретер: «Отраслевые выставки — это сейсмографы рынка. И COMPOSITES EUROPE показала, насколько в экономически неоднородной среде важны для внедрения инноваций и формирования новых импульсов развития отраслевые мероприятия».

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

22

Композитный мир | #5 (86) 2019

Европейский рынок стеклопластиков стагнирует В представленном в Штутгарте отчете AVK (Немецкой ассоциации производителей композитов) замечено, что рынок стеклопластиков в Европе стагнирует, и после нескольких лет роста объём производства стеклопластиков в 2019 году, как и в прошлом, остался на уровне 1,141 млн. тонн (рисунок 1). Основными областями применения стеклопластиков остаются строительство (промышленное и гражданское) и производство транспортных средств (рисунок 2). Существующий кризис в автомобильных продажах непосредственно проявляется и в ожидаемых рыночных тенденциях в области производства стеклопластика. «Из-за рыночных сдвигов будущие перспективы роста применения композитов в строительстве впервые за многие годы намного яснее, чем в транспортной сфере», — отметил Эльмар Виттен, исполнительный директор AVK. 903 984

815

936 992 1009 1041 1065

Рисунок 1. Объем производства стеклопластиков в Европе с 1999 года (тысяч тонн).

1132

1058 1015 1049 1010 1020 1043 1069 1096 1118 1141 1141

1195

Отрасль В рамках деловой программы выставки традиционно были представлены Форум Lightweight Technologies и экспозиция «Process live». Особое внимание организаторы выставки в этом году уделили демонстрации именно цепочки цифровых процессов. Производители станков, роботов и оборудования на общей выставочной площадке под названием «Process live» продемонстрировали свои технологии, связанные в единую производственную цепочку. В прошлом году, когда был впервые открыт данный раздел выставки, в нем участвовало 3 компании, а в этом — уже 16. Также в этом году впервые одновременно с выставкой прошла международная конференция по композитам — ICC, организованная AVK от имени Composites Germany. Следующая 15-ая выставка COMPOSITES EUROPE пройдет с 10 по 12 ноября 2020 года. К небольшому юбилею организаторы мероприятия уже начинают готовиться, чтобы собрать вместе всё самое интересное и перспективное из разработок европейских компаний композитной отрасли.

34% транспорт

36% строительство

15%

электроника

14%

товары для спорта и отдыха

1% прочее

Рисунок 2. Обзор промышленного применения композитов в Европе в 2019 году.

Отрасль

Новое имя. Неизменное качество 3 сентября 2019 компания INEOS Enterprises объявила о завершении процесса покупки композитного бизнеса у Ashland Global Holdings Inc. (NYSE: ASH). Эта покупка также включает в себя производство бутандиола в Германии. Продажи в этом бизнесе оцениваются в 1,1 млрд. долларов США в год. Количество сотрудников превышает 1250 человек в 19 локациях в Европе, Северной и Южной Америке, Азии и Ближнем Востоке. Эшли Рид, глава INEOS Enterprises, сказал: «Мы очень рады завершить сделку по приобретению композитного бизнеса у Ashland. У нас большой производственный опыт, мы стремимся сделать нашу работу безопасной и надежной и тесно сотрудничаем с клиентами для удовлетворения их стремлений к росту и развитию. Новый бизнес INEOS Composites предоставит INEOS уникальные возможности для выхода на композитный рынок с уже имеющимися высокопрофессиональными специалистами и активами. Я с нетерпением жду возможности поприветствовать нового члена бизнес-семьи INEOS». Композитный бизнес Ashland станет компанией INEOS Composites. В его основе лежит многолетний опыт и заслуженное мировое лидерство в производстве ненасыщенных полиэфирных, винилэфирных смол и гелькоутов. Компания продолжит поставлять широкий ассортимент связующих и коррозионностойких продуктов. Завод по производству бутандиола будет производить ключевые полуфабрикаты для высокопроизводительных полиэфиров и полиуретанов и будет управляться подразделением INEOS Solvents. Бил Вульфсон, исполнительный директор Ashland, отметил: «Сегодня компания Ashland сделала важный

шаг на своем пути к статусу лидера по производству специальной химии, завершив продажу композитного бизнеса и бизнеса полуфабрикатов в Марле. Оба этих подразделения располагают высококлассными сотрудниками, передовыми технологиями и активами. Мы желаем этим командам как можно скорее стать частью INEOS Enterprises». Официально сообщаем Вам, что Группа компаний «Композит» являющаяся лидером по поставке полиэфирных и винилэфирных продуктов на российский рынок, продолжит поставлять полный ассортимент полиэфирных и эпоксивинилэфирных смол и гелькоутов INEOS Composites без изменения торговых названий — Aropol™, Polaris™, AME™, Derakane™, Derakane™ Signia™, Hetron™, Modar™, Maxguard™, Enguard™, а также предоставлять уникальную услугу подбора цвета гелькоутного покрытия INSTINT™. Название компании INEOS Composites будет отображено в Технических описаниях на продукцию, Паспортах безопасности, а также Сертификатах анализа. Для справки: INEOS — одна из 50 крупнейших в мире химических компаний. В компании заняты более 20 000 сотрудников в 174 производствах в 24 странах. Сайт INEOS Composites доступен по ссылке: www.ineos.com

193079, Санкт-Петербург, Октябрьская наб., 104 Тел.: +7 (812) 322-91-70 | +7 (812) 322-91-69 E-mail: office@composite.ru Санкт-Петербург | Москва | Нижний Новгород | Самара | Екатеринбург | Казань Ростов-на-Дону | Новосибирск | Минск | Алматы | Рига | Вильнюс | Таллин

24

Композитный мир | #5 (86) 2019

www.composite.ru

Материалы

Композит Изделия объявляет об изменении ассортимента герметизирующих жгутов КОНТУР

www.cp-vm.ru Обновленный герметизирующий жгут КОНТУР-150 (ТУ 2513-006-30189225-2015(1)), запущенный в серийное производство в середине 2018 года, оказался настолько успешным, что полностью вытеснил КОНТУР-120 в клиентских заказах. В связи с этим ООО «Композит-Изделия» прекращает выпуск КОНТУР-120. Обновление ассортимента закреплено в Изменении №1 к ТУ 2513-006-30189225-2015, вступившем в силу в августе 2019 года. КОНТУР 150 — герметизирующий жгут, разработанный для инфузионных процессов, межслоевых подпрессовок и печного формования под вакуумом при средних температурах — до 150°С.

Наименование

Описание

Максимальная рабочая температура

Цвет

Ширина

Толщина

Длина в рулоне

КОНТУР-150

Невулканизирующийся жгут для вакуумных процессов с температурой до 150˚С

150°C

Чёрный

12 мм

3 мм

10 м*

КОНТУР-205

Герметизирующий жгут для автоклавных процессов с температурой до 205˚С

205°C

Жёлтый

12 мм

3 мм

7,5; 10; 12,2 м*

* Другие типоразмеры жгута доступны под заказ.

26

Этот жгут обладает высокой эластичностью и отличной липкостью. Его отличительные особенности — отсутствие вулканизирующего агента в составе и специальная смесь наполнителей, которая обеспечивает стабильность консистенции жгута во всем диапазоне рабочих температур. За счет этого КОНТУР-150 особенно удобен в работе на крупногабаритных оснастках. Жгут хорошо ложится на оснастку и надежно фиксирует вакуумную пленку. Для прикатки пленки не нужно использовать инструмент и прилагать физическую силу — достаточно прогладить рукой. Также его можно использовать несколько раз при межслоевых подформовках. Даже при опрессовке на

Композитный мир | #5 (86) 2019

Материалы

повышенных температурах жгут не теряет эластичности и липкости. Вакуумный мешок можно снять с оснастки — выложить очередные слои препрега и обратно установить мешок для подформовки. При многократном использовании, как любой клеевой материал, жгут необходимо защищать от попадания пыли на поверхность. Загрязнение поверхности жгута снизит липкость. Для защиты жгута хорошо подойдут полоски из разделительной пленки. Их тоже можно использовать многократно.

Качество жгута КОНТУР-150 не уступает зарубежным аналогам. А по цене — это один из самых бюджетных герметизирующих жгутов на российском рынке. Вместе с вакуумной пленкой Вакплен-150 (ТУ 2245-001-30189225-2015 (с изм. 1)) они открывают новые возможности для применения инфузии там, где раньше она была экономически нецелесообразна из-за высокой стоимости расходных материалов. А также эти материалы подходят для отверждения под вакуумом деталей, где смола наносится вручную.

Материалы

igc-market.ru

Повышение эффективности в производстве

композитных пултрузионных профилей с использованием смол Crestapol® 1212 и 1214 Ведущие специалисты в области пултрузии высоко оценили продуктивность работы с использованием смолы Crestapol 1212, даже при высоком наполнении тригидратом алюминия (АТН) в сфере строительства и железнодорожного транспорта, где стеклопластиковый профиль должен соответствовать высоким стандартам огнестойкости.

Композитные профили — мировой тренд, набирающий обороты Пултрузия — это непрерывный автоматизированный процесс изготовления профилей с постоянным поперечным сечением в больших объемах. Использование армирования, наполнителей и подходящей смолы позволяет снизить себестоимость изготовления стеклопластиковых профилей с исключительными эксплуатационными свойствами. Такие профили все шире используются по всему миру, поскольку рабочие характеристики изделий, при надлежащем изготовлении, могут конкурировать с металлами, такими как сталь и алюминий.

Процесс пултрузии Процесс начинается с протягивания стеклянных или углеродных нитей через емкость с катализированной смолой, чтобы затем пройти через нагретую формообразующую фильеру, имеющую геометрию сечения конечного готового профиля. Благодаря однородности поперечного сечения, постоянному содержанию смолы, точному распределению нитей и возможному выравниванию, композитные профили можно изготавливать в соответствии с требуемыми заданными механическими характеристиками. Для достижения комбинации желаемых свойств, таких

28

Композитный мир | #5 (86) 2019

как прочность на сдвиг, сопротивление на разрыв, огнестойкость, низкое дымообразование выбор правильного типа смолы и наполнителей имеет решающее значение.

Повышение производительности Компания Scott Bader, будучи членом и спонсором Европейской ассоциации пултрузионных технологий (EPTA), специализируется на высокоэффективных пултрузионных смолах. На заводе в Великобритании производится линейка термореактивных низковязких смол на основе уретанакрилата, обеспечивающих производителям ключевые преимущества в виде более низких производственных затрат и повышения производительности по сравнению с использованием традиционных систем пултрузионных винилэфирных и фенольных смол. Crestapol 1212 и 1214 были специально разработаны научно-исследовательской группой Scott Bader для использования на обычном пултрузионном оборудовании с использованием стандартных катализаторов, добавок и наполнителей. Оба вида обеспечивают быстрое смачивание армирующих волокон. Смолы Crestapol демонстрируют очень быстрое самоускоряющееся отверждение. Это позволяет использовать более высокие скорости протяжки по сравнению с типичными термореактивными смолами. Благодаря такой высокой реакционной способности,

Материалы даже при сильном наполнении не происходит потери скорости линии пултрузии.

Выдающиеся огнестойкие свойства Смолы Crestapol обеспечивают гибкость в достижении широкого спектра спецификаций путем оптимизации рецептуры для конкретных применений и требований к производительности. Crestapol 1212 и 1214 могут быть наполнены АТН в пропорции 1:2.

Crestapol 1214 рекомендуется Scott Bader для применений, где профиль должен обладать высокими огнестойкими свойствами в сочетании с самой низкой усадкой и высококачественной гладкой глянцевой поверхностью.

ATH-наполненные стеклопластиковые ламинаты из смол Crestapol прошли следующие тесты: DIN 5510 S4 / SR2 / ST2, французский Epiradeateur NFP 92-501M1 и NFF 16-101-F0, а также более строгие испанские испытания на огнестойкость M1/F0 для внутренней обшивки железнодорожного транспорта. При использовании в закрытых процессах формования в сочетании со вспучивающимся гелевым покрытием Crystic® Fireguard 70PA и наполнением смолы ATH в пропорции 100:170, Crestapol 1212 достигает уровня FIRESTARR HL2 в соответствии с CEN TS45545-2: 2009. Окрашивается стандартными пигментами, обеспечивая высокое качество покраски изготавливаемых частей.

Испанские специалисты пултрузии переходят на Crestapol Примеры двух ведущих испанских компаний по производству пултрузионного профиля подтверждают такие преимущества, как повышение производительности и снижение себестоимости продукта благодаря использованию смолы Crestapol 1212 в производстве стеклопластиковых профилей в сфере строительства, наземного транспорта и промышленного применения.

Polymec S.L., базирующаяся в Мурсии, специализируется на производстве пултрузионных профилей из углеродного волокна и стеклонитей. В 2010 году

они перешли на использование смолы Crestapol 1212 с ATH для разнообразных видов внутреннего профиля рельса, таких как кабельные оболочки. Кармен Санчес, международный менеджер Polymec S.L. отмечает, что выбор смолы Crestapol 1212 обусловлен высокими физико-механическими и огнестойкими свойствами в комбинации с высокой производительностью, которые ранее не удавалось получить на других доступных аналогах, использующихся для железнодорожного строительства. Генеральный директор компании Technipul Composites S.L. расположенной в Барселоне, Луис Муси подчеркнул превосходное качество поверхности и соответствие необходимым характеристикам огнезащитного состава на основе смолы Crestapol 1212 для создания внутренних и наружных деталей для наземного и подземного транспорта, на станциях метро и на крышах железнодорожных тоннелей.

Оборудование

Mikrosam запускает инновационное автоматизированное производство композитных материалов для производства баллонов для водорода и компримированного газа CNG в рамках нового контракта на установку крупнейшей производственной линии Компания Mikrosam (г. Прилеп, Македония) запускает новое автоматизированное производство баллонов для сжатого водорода (CHG) и компримированного природного газа (CNG) по технологии филаментной намотки в рамках контракта, предусматривающего установку одной из крупнейших производственных линий для автомобильной промышленности. Вся линейка поставляемого оборудования будет включать многошпиндельные машины филаментной намотки (FW) Mikrosam, интегрированные в новые инновационные автоматизированные блоки для производства более 60 000 баллонов в год. Контракт с АО «ДПО «Пластик» является результатом двухлетнего конкурентного и тендерного отбора в области проектирования. Компания Mikrosam поставит АО «ДПО «Пластик» новейшие и самые современные многошпиндельные машины для высокоскоростной и высокоточной мокрой и сухой намотки как препрегами, так и стекло-, и углеволокнами. Эти многошпиндельные машины спроектированы для производства различных баллонов, объёмом от 40 до 350 л для хранения компримированного газа (CNG) и сжатого водорода (CHG). В дополнение к запатентованной Mikrosam автоматической системе обрезки нитей с последующей подачей и фиксацией их на следующей оправке и к двух-приводной каретке для обеспечений высокоскоростной и высокоточной намотки препрегами, для данного оборудования характерна уникальная оригинальная конструкция вала для намотки емкостей высокого давления. Эта система обеспечивает программируемый и непрерывный контроль давления внутри лейнеров баллонов для каждого слоя намотки. Кроме того, во время мокрой намотки точно

30

Композитный мир | #5 (86) 2019

mikrosam.com

контролируются смешение смолы и ее доставка в пропиточную ванну, а также сам процесс пропитки волокон смолой. Комплекс вышеперечисленных характеристик и функций гарантирует не только очень высокую скорость, но и устойчиво высокое качество намотки в сочетании с оптимальным расходом сырья и материалов для каждого производимого баллона. Благодаря разработкам Mikrosam, способность быстрого масштабирования производства расширена за счет возможности интеграции нескольких установок для филаментной намотки FW, при этом обеспечивается производство продукции высокого качества на всей линии. Для увеличения объёма производства и обеспечения максимальной загрузки оборудования динамическая система распределения производственных мощностей может осуществлять одновременную намотку на 4-х или более многошпиндельных машинах FW. Такое динамическое распределение нагрузки обеспечивает более полную загрузку оборудования, чем при простом наличии большого количества машин филаментной намотки в цеху. Системы автоматизации машин филаментной намотки FW расширены следующим оборудованием, спроектированным Mikrosam: • станцией подготовки лейнера; • станцией визуального осмотра и буферной зоной; • автоматизированной системой смешивания и доставки смолы; • печью непрерывного отверждения; • мультироботизированной системой сборки; • станцией загрузки и выгрузки баллонов; • станцией подготовки баллонов для проведения тестов и испытаний.

Оборудование Все устройства полностью интегрированы с помощью роботизированной системы управления сборочным процессом и системой управления верхнего уровня — TCON. Роботизированные сборочные устройства контролируют и измеряют вес баллонов на каждой стадии процесса: от пластикового лейнера до отверждения. Система TCON — современное программное обеспечение, разработанное Mikrosam и собирающее информацию в хранилище данных о параметрах процесса на каждом этапе производства, осуществляемого не только основным, но и вспомогательным оборудованием, например, выдувным, испытательным и прочим. Программное обеспечение интегрирует данные в ERP-систему предприятия для контроля и улучшения качества, что предоставляет клиентам неограниченные возможности в области получения данных для различных отчетов. Благодаря растущему мировому спросу на сжатый водород (CHG) и компримированный газ (CNG) со стороны автомобильной, транспортной, энергетической промышленностей, увеличивается потребность в экономически эффективных и продуктивных решениях с высокой рентабельностью инвестиций. Для этого компания Mikrosam предлагает клиентам все шире использовать передовые методы производства изделий из композитных материалов. Аналогичную полномасштабную автоматизированную линию для быстрого экономически эффективного и высококонкурентного производства методом намотки препрегами баллонов для водорода в начале этого года специалисты компании Mikrosam установили у одного из наиболее успешных японских поставщиков автомобильных комплектующих. За последние несколько лет компания Mikrosam зарекомендовала себя в качестве ответственного поставщика высокоскоростного и высокоточного намоточного оборудования для производства высококачественной продукции передового применения, когда клиенты хотят добиться повышения производительности оборудования при сохранении высокой рентабельности инвестиций. «Изучив большое количество конкурирующих предложений, мы рады, что выбрали компанию Mikrosam в качестве надежного поставщика, имеющего значительный производственный опыт и предлагающего самую высокую рентабельность инвестиций для такого масштаба. Дополнительным плюсом является то, что у Mikrosam прекрасные отношения с третьими сторонами, оборудование которых будет интегрировано в производство. По нашим оценкам, такая интеграция сможет помочь сократить время производства с сохранением максимального уровня качества не только на оборудовании для филаментной намотки, но и на всей производственной линии», — заявила Ирина Шевцова, Председатель Совета директоров АО «ДПО «Пластик». «Многие клиенты возвращаются в Mikrosam не только из-за наших передовых компетенций в области композитных материалов, но и по причине нашего неослабевающего внимания, направленного на решение их рыночных задач. После поставки не-

Эталонное проектирование производства автоматизированной линии по производству баллонов для сжатого водорода и природного газа.

скольких автоматизированных линий, в каждой из которых было предложено что-то новое, Mikrosam стал де-факто эталоном в автоматизации филаментной намотки FW. Данная новая линия с таким большим количеством новых инновационных устройств говорит о нашем лидерстве в автоматизации производства композитных материалов для растущих новых рынков», — заявил Димитар Богданоски, менеджер по продажам Mikrosam DOO.

О компании Mikrosam Компания Mikrosam DOO, расположенная в г. Прилеп, Македония, является одним из всемирно признанных лидеров в области машиностроения и ноу-хау для индустрии композитных материалов. Компанией установлено более 250 линий по производству изделий из композитных материалов в более чем 40 странах, включая Германию, Швецию, США, Японию, Россию, Китай, Индию, Корею. Все машины спроектированы на заказ с использованием уникальных и хорошо зарекомендовавших себя решений, таких как 6-осевая филаментная намотка, роботизированные машины и машины портального типа для автоматизированной выкладки жгутами и лентами AFP/ATL, автоматизированное производство баллонов для CNG/H2/LPG, производство препрегов и их переработка. Разработанное Mikrosam современное интегрированное программное обеспечение для моделирования и автоматизации процессов обеспечивает автоматизацию производства для современного производства изделий из композитов. В научно-исследовательском центре компании клиентам всегда рады предложить создание прототипов, проведение тестов и испытаний, проектирование продуктов и разработку технологий.

Композитный мир | #5 (86) 2019

31

Технологии Д. В. Прилуцкий Siemens Digital Industries Software Россия, г. Москва, Б. Татарская ул., 9 E-mail: dmitry.prilutsky@siemens.com

Цифровой двойник производства авиационных конструкций из композиционных материалов

34

Композитный мир | #5 (86) 2019

Технологии

1. Цифровое проектирование Традиционное проектирование самолета требует создания сотен тысяч чертежей и документов. Проектирование изделий и агрегатов из композитов значительно усложнено наличием большого количества дополнительных параметров конструкции. Эти параметры невозможно контролировать без использования инструментов цифрового проектирования. Цифровое проектирование, в основе которого лежит электронная модель изделия, делает возможным отказ от выпуска чертежей и значительно уменьшает бумажный документооборот, что приводит к сокращению сроков выпуска продукции. Инструменты цифрового проектирования предоставляют инженерам наглядное описание изделия и его свойств, а единое хранилище цифровых данных об агрегате служит источником актуальной информации и исключает дублирование и работу с устаревшими данными. Полимерные композиционные материалы (ПКМ) по сравнению с традиционными обладают меньшей массой и более высокими прочностными характеристиками. Процесс проектирования, однако, становится более сложным, поскольку при разработке инженеру необходимо постоянно уделять внимание огромному количеству параметров изделия, связанных между собой и оказывающих взаимное влияние друг на друга. Эти параметры связаны со спецификой самих материалов: главное направление армирования, количество слоев материала, их границы, идеализированная и реальная ориентация армирующего волокна каждого слоя и другие. В процессе проектирования должны учитываться особенности технологического процесса производства изделия из ПКМ, так как они оказывают значительное влияние на ключевые геометрические и механические свойства конечной детали. Процесс цифрового проектирования, основанный на ведущих мировых подходах «Цифровой двойник» и «Цифровая связь», начинается с определения по-

верхности композиционного пакета, в большинстве случаев совпадающей с поверхностью выкладочной оснастки при последующем производстве, и главного направления армирования. С помощью инструментов цифрового проектирования инженер определяет свойства различных зон детали, варьируя их толщину и меняя углы армирования материала в зависимости от предполагаемых нагрузок, моделирует поведение детали в различных эксплуатационных условиях, получая оптимальную по массе конструкцию, удовлетворяющую всем необходимым требованиям. Программный и визуальный контроль на всех стадиях разработки позволяет избежать критических ошибок, приводящих к увеличению сроков проектирования и значительному удорожанию изделия. Инструменты цифрового проектирования помогают автоматизировать многие этапы разработки, такие как получение послойной конструкции на основе зонного описания, внесение изменений и обновление конструкции в процессе ее оптимизации и прочие. Реализация подхода «Цифровой двойник» в процессе разработки предполагает учет влияния технологических факторов на свойства изделия, сводя к минимуму расхождение характеристик модели и конечного продукта. По окончании оптимизации конструкции инженер выпускает конструкторскую документацию, представленную в виде модели, оформленной согласно стандартам выпуска и обмена цифровыми данными об изделиях из композиционных материалов. Такое представление обеспечивает эффективный обмен данными об изделии как между различными службами внутри предприятия, так и между предприятием-разработчиком и внешними поставщиками. Используемый подход «Цифровая связь» предполагает значительное сокращение сроков внесения изменений при необходимости выпуска новых версий конструкторской документации, обусловленных корректировкой требований к изделию. Учет нюансов композиционного производства на ранних стадиях проектирования упрощает передачу изделия на Общий вид модели закрылка из композиционных материалов: атрибуты изделия и 3D-модель.

Композитный мир | #5 (86) 2019

35

Технологии Контуры слоев композиционного материала.

этап технологической подготовки производства, а сама конструкторская документация в цифровом виде служит основой для проведения полноценной технологической подготовки и создания программ для современного оборудования с числовым программным управлением.

2. Технологическая подготовка производства Цифровое производство является одним из наиболее важных этапов подготовки серийного про-

изводства изделий авиационной отрасли. Здесь осуществляются технологическое нормирование, виртуальная пусконаладка производственного оборудования, определяется пропускная способность существующих мощностей, потребность в дополнительных ресурсах, решаются задачи оптимизации производства под заданную номенклатуру и анализируются различные сценарии внесения изменений в производственный план. Построение «Цифрового двойника» композиционного производства начинается с разработки технологического процесса производства изделия, в рамках

Рабочая конструкторская документация в цифровом виде.

36

Композитный мир | #5 (86) 2019

Технологии

Моделирование укладки слоя композиционного материала на оснастку и развертка слоя.

которого описывается маршрут перемещения изделия между цехами, расчитываются необходимые для производства материалы и ресурсы, готовятся данные для оборудования с ЧПУ — раскройные плоттеры, лазерные проекторы, многоосевые обрабатывающие центры, а также выпускаются электронные рабочие инструкции. Технологический процесс производства композиционного изделия состоит из набора последовательных операций, таких как ручная выкладка, формование, механообработка. Каждая из операций насыщается соответствующими переходами или действиями, на основе которых создаются последовательные инте-

рактивные инструкции для рабочих и контролеров цехов. Расчет ресурсов и материалов основывается на цифровых данных конструкторской документации: расходы основных материалов определяются в модели еще на этапе Цифрового проектирования, а расходы вспомогательных материалов автоматически рассчитываются при помощи инструментов Цифрового производства. Благодаря подходам «Цифровой двойник» и «Цифровая связь» все конструкторские данные, с которыми связан технологический процесс, в каждый момент времени носят актуальный характер. При этом все инженеры-технологи, данные

Пошаговая электронная инструкция рабочего цеха.

Композитный мир | #5 (86) 2019

37

Технологии

Моделирование механообработки композиционной нервюры на станке с ЧПУ.

которых затронуты конструкторскими изменениями, получают оповещения с указанием действий, необходимых для обновления данных цифрового двойника производства, в результате чего поддерживается высокая степень актуальности самого цифрового двойника. Это помогает избежать традиционных проблем с использованием устаревшей документации на производстве и ведет к сокращению количества случаев незапланированного ремонта и брака, а, в конечном счете, к повышению качества продукции, выполнению установленных производственным планом сроков и сокращению издержек. В технологическом процессе подготовки производства одной из ключевых и самых ресурсоемких задач является разработка управляющих программ (УП) для оборудования с программным управлением. В традиционном подходе технолог-программист должен увязать между собой геометрию детали и оснастки, параметры режущего инструмента и режимы резания, а также учесть особенности программирования стойки с ЧПУ, кинематику работы станка. Все это занимает длительное время и требует отладки УП непосредственно на оборудовании в цехе. Подход Цифрового производства в виде «Цифрового двойника» механической обработки на станке ЧПУ предполагает единый процесс расчета траектории движения инструмента с последующим моделированием и отработкой программы — виртуальном аналоге обработки. Применяемые инструменты позволяют получать всю необходимую информацию о детали (геометрия, материал, технические требования), оснастке, инструменте, оборудовании в одной среде, тем самым сокращая время работы. Современные алгоритмы расчета траекторий движения инструмента, удобство и эргономика работы существенно ускоряют весь процесс, что приводит к значительному сокращению времени подготовки производства и

38

Композитный мир | #5 (86) 2019

своевременному обеспечению цехового оборудования с ЧПУ управляющими программами, позволяющими получить годную деталь с первого раза. Сложность геометрии деталей, разнообразные и сложно прогнозируемые обычными способами перемещения элементов оборудования требуют обязательного контроля качества разработанных управляющих программ — симуляции. Для этого в проект обработки добавляется «Цифровой двойник» оборудования, и осуществляется полностью идентичная реальной настройка среды изготовления детали. Такой подход обеспечивает выявление возможных ошибок в обработке детали (снятие лишнего объема материала или, наоборот, его остатки, столкновения), исключает необходимость отладки на оборудовании и снижает сроки и стоимость подготовки производства. В случае выявления ошибок или столкновений режущего инструмента с технологической оснасткой специалист оперативно вносит корректировки, а также оптимизирует управляющую программу по заданному критерию, например, по машинному времени или количеству смен инструмента. Это дает дополнительную гибкость и способствует реализации поставленной цели: снижению себестоимости, повышению пропускной способности производства. По окончании процесса расчета и симуляции специалист получает полностью готовую к внедрению УП, не содержащую ошибок. Применение «Цифрового двойника» механической обработки на станках с ЧПУ позволяет сократить цикл времени, необходимый на внедрение и изготовление годных деталей, точно спрогнозировать требуемое время для обработки, снизить потери времени при работе оборудования с ЧПУ, снизить и даже полностью исключить несоответствия при изготовлении деталей на станках с ЧПУ. Эффективные инструменты Цифрового производ-

Технологии

Модель и участок автоматизированного раскроя препрегов.

ства для разработки управляющих программ обеспечивают максимальную скорость технологической подготовки, сокращение сроков запуска деталей в производство и минимизацию рисков повреждения высокотехнологичного оборудования, что положительно сказывается на сроках выполнения программы и обеспечивает высокое качество конечного продукта.

3. Цифровой двойник композиционного производства Одной из основных задач при создании новых и реконструкции существующих производств является выбор проектных параметров, обеспечивающих выполнение заданных целевых показателей. Планировка площадей, состав оборудования и организация производства непосредственно влияют на объем инвестиций, сроки реализации и возможности будущего производства. В ходе проектирования инженерам приходится учитывать сотни и тысячи различных факторов, рассматривать не только отдельные участки, но работу всей системы в комплексе, что является исключительно сложной задачей. В то

же время, очень высока цена проектной ошибки, выявленной после запуска производства, так как её устранение может потребовать дорогостоящих мероприятий, дополнительного оборудования или других ресурсов. Наряду с цифровыми двойниками изделия и технологического процесса, построение цифрового двойника производства дает возможность точно оценить достижимые показатели и качество заложенных в проект решений, обеспечить высокую степень гибкости и масштабируемости производства. Специалисты могут увидеть завод еще на этапе проектирования и проверить, как заложенные в проект решения будут работать на практике при различных условиях. Подход на основе технологии имитационного моделирования позволяет работать со сложными объектами масштаба производственной площадки с необходимой детализацией – вплоть до отдельной операции, проводимой на рабочем месте. В ходе моделирования параметры и показатели работы можно посмотреть и скорректировать в интерактивном режиме. Математическая модель, использованная в двой-

Модель и участок ручной укладки препрегов.

Композитный мир | #5 (86) 2019

39

Технологии «Цифровой двойник» позволяет оптимизировать совместную работу всех элементов производственной системы и гарантировать эффективную работу завода, что является основной целью процесса подготовки производства.

4. Заключение

Модель и участок автоклавного формования композиционного изделия.

нике, учитывает самые разные параметры системы: производственную программу, номенклатуру продукции, технологический процесс для каждого типа деталей и характеристики оборудования. Параметры могут быть заданы в виде статистического распределения, что позволяет учесть случайные отклонения, неизбежные в реальном производстве, и их влияние на производство в длительной перспективе. Трёхмерная планировка служит для оптимизации материалопотоков, оценки времен и расстояний перемещения деталей, транспорта и персонала. Нормативные времена операций используются для расчета длительности цикла изготовления и загрузки оборудования. Модели оборудования включают большое количество параметров, определяющих его надежность, длительность обслуживания и ремонта, энергопотребление и множество других факторов. Оценка работы системы может быть выполнена по любым показателям — от коэффициентов загрузки оборудования и персонала до себестоимости продукции и доли в ней полезной работы. Таким образом,

40

Композитный мир | #5 (86) 2019

Таким образом, «Цифровые двойники» предназначены для: 1. осуществления всестороннего моделирования объекта исследования — будь то деталь, агрегат, окончательное изделие из композитов или его производство — с целью прогнозирования поведения этого объекта в различных условиях; 2. формирования универсального языка описания изделий и производственных процессов на основе цифровой модели для упрощения взаимодействия как между различными подразделениями внутри предприятия, так и при общении с контрагентами. Создание цифровых связей, объединяющих «Цифровые двойники», направлено в первую очередь на оперативное получение выборки необходимой описательной информации об объекте исследования, а также на автоматизацию проведения изменений, затрагивающих всю цепочку подготовки производства изделия. Внедрение и использование «Цифровых двойников» на современных предприятиях авиационной отрасли целесообразно, поскольку приводит к целому набору положительных результатов: повышению эффективности процесса проектирования, снижению стоимости и сроков разработки за счет сокращения числа дорогостоящих натурных экспериментов, сокращению сроков запуска изделия в серийное производство, снижению рисков брака и срыва сроков, повышению качества готовой продукции. В свою очередь, такие результаты дают развивающимся компаниям возможность приобретать, а компаниям-лидерам — сохранять конкурентные преимущества на рынке авиационной техники, благодаря выполнению программ в срок и в рамках запланированных бюджетов при обеспечении требуемого уровня качества продукции.

5. Список литературы 1. Братухин А. Г. Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение. – М.: ОАО «НИЦ АСК», 2008. – 608 с.

2. 4.0 RU – Цифровой закрылок МС-21. // Электрон. дан. – 2019. - Заглавие с экрана. – Режим доступа: https://youtu.be/bru5kW3SRzA 3. Дежина И. Г., Пономарев А. К., Фролов А. С. Новая технологическая революция: вызовы и возможности для России / Публичный аналитический доклад по направлению «Новые производственные технологии». – М.: Сколковский Институт Науки и Технологий, 2015.

4. Kazmierski C. Growth Opportunities in Global Composites Industry, 2012-2017. – 2013.

Материалы для производства композитных изделий: Смолы и отвердители

Разделительные составы

• Полиэфирные и винилэфирные смолы • Эпоксидные смолы • Гелькоуты • Трудногорючие решения • Наполнители и пигменты • Отвердители

• Грунты для форм • Очистители для форм • Полупостоянные разделители

Армирующие материалы

• Смолы и гелькоуты • Скинкоуты • Модельные пасты • Закладные элементы и расходники

• Ровинги • Стекломаты и вуали • Стеклоткани • Углеткани • Мультиаксиальные ткани • Препреги

Оборудование для RTM и инфузии

ООО Банг и Бонсомер, Москва

Материалы для производства оснастки

Адгезивы и клеи • Полиэфирные пасты • ММА клеи • Крепёжные элементы

ЧАО Банг и Бонсомер, Киев

ООО Банг и Бонсомер, Москва Отдел композиционных материалов Отдел композиционных материалов Отдел композиционныхТелефон: материалов Телефон: +7 (495) 258 40 40 доб. 116 +380 44 461 92 64 Факс: +7 (495) 258 40 39 Факс: +380116 44 492 79 90 Телефон: +7 (495) 258 40 40 доб. e-mail: rus-composites@bangbonsomer.com e-mail: composites@bangbonsomer.com e-mail: rus-composites@bangbonsomer.com

Технологии www.tensorglobal.com www.intrey.ru

www.intrey.ru

Стремительное Спрей-адгезивы, продолжение которые работают успешного применения продуктов Tensor в России

В конце сентября Россию посетил представитель компании Tensor (Quin Global UK) Марк Берри и совместно со своим эксклюзивным дистрибьютором — компанией «ИНТРЕЙ Полимерные Системы» провел серию семинаров в Москве и Санкт-Петербурге.

42

Композитный мир | #5 (86) 2019

Технологии

В конце сентября Россию посетил представитель компании TensorGrip (Quin Global UK) Марк Берри, и совместно со своим эксклюзивным дистрибьютором — компанией ИНТРЕЙ Полимерные Системы, провел серию семинаров в Москве и Санкт- Петербурге. В ходе семинаров были представлены различные адгезивы, впускаемые компанией Тензор, и, в частности, спреи для временной фиксации армирующих слоев, структурных сердцевин, элементов технологического пакета и пр. Особое внимание было уделено производству композиционных изделий методами вакуумная инфузия и RTM/Light RTM. Для этих технологий было презентованно и продемонстрированное три ключевых продукта : TC42, TC43, ТС49. Данные спрей-адгезивы временной фиксации, могут поставляться клиентам в виде всем привычного аэрозольного баллончика на 500 мл, с возможностью регулировки интенсивности распыла, и инновационного баллона на 22 литра. Баллон комплектуется гибким шлангом и распылителем с регулировкой факела распыла адгезива буквально одним пальцем. Один такой большой баллон эквивалентен 55-ти малым аэрозолям. Немаловажным фактом является простота утилизации данных баллонов. Распыление адгезива TC42 происходит в виде мелкой дисперсии, с небольшими вкраплениями чуть более крупных частиц, для увеличения адгезии. Рабочее время составляет 15 минут, что достаточно для

Композитный мир | #5 (86) 2019

43

Технологии перепозиционирования субстрата в случае ошибки. В отличие от других продуктов, представленных на рынке, адгезив полностью совместим с полиэфирными, винилэфирными, эпоксидными и другими смолами, и полностью растворяется в ламинате в процессе пропитки. Данный продукт поставляется с индикатором зеленого цвета для контроля перерасхода материала и степени укрывистости поверхности. Также доступна полностью прозрачная версия. Стоит отметить, что даже при значительном локальном перенанесении, в будущем ламинате не образуется сухих участков, и поток смолы ни сколько не изменится. Продукт TC43 отличается распылением в виде так называемой «паутинки» и обладает колоссальной адгезией к различным субстратам. Он может фиксировать на горизонтальных и вертикальных поверхностях материалы с плотностью превосходящей 3000 г/м2. Адгезив совместим с полиэфирными и винилэфирными смолами. В эпоксидных смолах он растворяется несколько хуже, что допускает его применение в малых количествах, а также в комбинации с TC42. Рабочее время составляет 60 минут.

TC49 — самый молодой продукт, который уже этой осенью вы сможете приобрести у ИНТРЕЙ Полимерные Системы. Его особенность в том, что он наносится в виде очень мелкой дисперсии. Данный адгезив позиционируется как продукт для изделий с крайне высокими требованиями к поверхности. Это отличное решение для т.н. «видовых» изделий из углепластика и различных гибридных тканей. Рабочее время, в зависимости от температуры окружающей среды составляет порядка 10-ти минут. Высокая адгезионная способность позволяет сократить время между распылением продукта на армирующий материал и его укладкой. Доступны как прозрачная версия, так и версия с индикатором. В качестве бонуса, был также представлен съемный курок для более удобного и точного нанесения адгезивов. Он предназначается для малых аэрозолей емкостью 500 мл. Данная насадка снижает нагрузку на пальцы оператора в процессе монотонной работы, т.к. движение осуществляется легким сжатием кисти. Помимо спреев для временной фиксации, было представлено несколько конструкционных адгезивов с уникальными свойствами. Список продуктов Quin Global и, в частности, Tensor весьма велик, и мы рады сообщить, что именно ИНТРЕЙ стал проводником очередных инновационных продуктов на отечественный рынок. В рамках визита в Россию, совместно с технологами и менеджерами ИНТРЕЙ, представитель Tensor посетил ряд отечественных предприятий. Благодаря непосредственному участию в производстве изделий, был проделан плодотворный обмен опытом и демонстрация работы продукции TensorGrip. Это, объективно, значительное событие, поскольку вопрос подбора адгезивов для временной фиксации до сих пор остается для многих производств весьма болезненной темой. Прошедшие семинары и встречи стали стремительным продолжением успешного применения продуктов Tensor в России.

44

Композитный мир | #5 (86) 2019

Технологии С. С. Малаховский, С. И. Мишкин ФГУП «ВИАМ» admin@viam.ru

Основные тенденции получения и применения вторичных углеродных волокон (обзор)

46

Композитный мир | #5 (86) 2019

Технологии В статье приведены современные методы извлечения углеродного армирующего наполнителя из полимерных композиционных материалов. Наиболее популярными методами являются сольволиз и пиролиз. Представлены конкретные изделия из переработанного углеродного волокна и фирмы, которые специализируются в данной сфере производства. Показано, что наиболее востребованным способом производства с использованием вторичного углеродного волокна является 3D-печать из гранул на основе термопластичного полимера.

Введение В России и во всем мире неуклонно растет производство и потребление полимерных композиционных материалов (ПКМ) [1, 2]. Причины быстрого роста композитной отрасли, следующие: малая плотность изделий, высокие физико-механические характеристики, стойкость к коррозии и агрессивным средам, возможность создания материалов с заданными уникальными и специальными свойствами и многое другое. Все это дает импульс для производителей и исследователей к внедрению и распространению ПКМ с различными наполнителями (в том числе и углеродными) и полимерными матрицами [3–5]. Поскольку спектр применения углеродных ПКМ расширился, возникла острая необходимость во вторичной переработке композитов [6]. Проблема отходов осложняется тем, что постоянно растет объем применения таких материалов во многих секторах промышленности: спортивной индустрии, авиастроении, транспорте, строительстве, ветроэнергетике и т. д. Важным фактором повышения внимания к проблеме утилизации ПКМ является также все более жесткое усиление законодательства ряда стран в области экологии и переработки отходов. С каждым годом техника, десятки и сотни самолетов и вертолетов, сотни тысяч автомобилей и прочих средств передвижения устаревают. Все больше производителей стремятся снизить издержки и получить максимальную выгоду с единицы товара. Так, сплавы и металлические изделия давно заменяются легкими и прочными конструкционными углепластиками — например, доля углеродного композитного материала в конструкции пассажирских самолетов уже достигла 50% [7], а автомобильные концерны стремятся найти новые решения для внедрения композитов в машины. Мировая структура потребления углепластиков такова, что треть (33%) всего их потребления приходится на автомобилестроение и авиакосмическую технику [8]. Все эти показатели свидетельствуют об огромном масштабе невостребованного материала, который не способен разлагаться до исходных компонентов самостоятельно. Иная проблема заключается в высокой цене армирующего наполнителя – углеродных жгутов и тканей, чья стоимость существенно влияет на стоимость конечного изделия. При утилизации отходов углепластика можно решить несколько проблем: • экологическую — среда получит меньше

твердых и сложноразлагаемых отходов; • изделие из вторичного углепластика будет стоить меньше, чем изделие, полученное из первичных непрерывных волокон; • сократится потребление нефтересурсов и снизится антропогенная нагрузка. При создании углеродного ПКМ перед материаловедами и химиками стоит непростая задача – получить высокопрочный, стойкий к агрессивным средам и тепловлажностному старению углепластик. Именно такие положительные качества углепластика вносят ограничения в процесс утилизации ПКМ [9, 10]. Основной путь решения проблемы утилизации ПКМ — это их вторичная переработка. Задача при утилизации ПКМ — извлечение дорогостоящего армирующего углеродного наполнителя, который в дальнейшем может использоваться повторно при производстве ПКМ. Полученное вторичное углеродное волокно уже не несет в себе те ценные качества, которые были задействованы при изготовлении первичного материала. В результате химической деструкции, механических обработок и пиролиза первоначальные характеристики наполнителя, а именно удельная прочность и жесткость, утрачиваются. Восстановленные волокна не могут быть востребованы в конструкциях, требующих жесткости и высокой прочности, по причинам, изложенным ранее. Например, углеродные наполнители, задействованные в конструкции силовых элементов корпуса самолета (кессонов стабилизатора, киля и т. д.), не могут быть повторно использованы в аналогичных частях. Чаще всего после переработки вторичные волокна получаются рублеными, что ограничивает сферу их применения. В настоящее время промышленное производство с использованием переработанных волокон — довольно редкое явление в России, что объясняется неуверенностью производителя в реализации продукта, а покупателя — в достаточно высоких механических параметрах конечного изделия. Переработка композитов остается сложной задачей [11], несмотря на достаточно большой объем научно-технической литературы, посвященной данной проблематикекак внутри страны, так и за рубежом.

Методы утилизации армированных углеродными волокнами ПКМ В настоящее время существует три способа вторичной переработки ПКМ: физический, химический и термический [12]. Самым распространенным, достаточно простым и дешевым методом является механическая переработка. Вышедшее из эксплуатации изделие подвергается механическому разрушению. В результате дробления, просеивания и сепарации образуются фракции порошков, обогащенные измельченными волокнами. Повторно такие порошки используют в качестве наполнителей для SMC (sheet molding compound) и BMC (bulk molding compound) материалов, а также для создания композиций, пе-

Композитный мир | #5 (86) 2019

47

Технологии

Рисунок 1. Композитный сосуд для газов из вторичного углеродного волокна [17].

рерабатываемых по crush-core-технологии [13]. Радиационный метод утилизации ПКМ имеет свои недостатки: в первую очередь — это радиационное излучение для человека. Однако данный метод универсальный и заключается в подаче высокоэнергетического ионизирующего излучения на изделие, под действием которого практически вся полимерная матрица разрушается, а углеродный наполнитель остается неповрежденным. К одному из самых распространенных способов переработки ПКМ относят химический метод утилизации, который, в свою очередь, делится на термокатализ, сольволиз и FBR-метод (окисление в псевдоожиженном слое). Подробнее следует остановиться на сольволизе, так как именно этот метод получил наиболее широкое распространение, о чем свидетельствует достаточно большой объем работ по данной проблематике. С помощью сольволиза осуществляют химическую переработку ПКМ с использованием растворителей для растворения полимерной матрицы. Метод может быть реализован с использованием широкого набора растворителей, температур, давлений и катализаторов [14]. Установлено, что процесс сольволиза позволяет удалить до 90% смолы, в результате чего образуются восстановленное волокно и жидкая фракция, состав которой имеет потенциальную коммерческую ценность, так как содержит такие вещества, как бензойную кислоту, бензальдегид, изопропилфенилкетон, метилэтиловый эфир, метилизобутиловый эфир, бензол и ацетальдегид [12, 15]. Недостатком сольволиза является необходимость очистки углеродного

48

Композитный мир | #5 (86) 2019

наполнителя от растворителя и остатков полимерной матрицы на волокне. Так, в Институте органического синтеза УрО РАН им. И. Я. Постовского совместно с АО «ВУХИН» (г. Екатеринбург) разработан сольватационный метод обработки отходов ПКМ с выделением наполнителя и химических продуктов. В качестве растворителя использован каменноугольный пек при атмосферном давлении и температуре 360–400°С. Отсутствие в каменноугольном пеке соединений с низкой температурой кипения позволяет проводить процесс при атмосферном давлении с выделением из реактора органических продуктов деструкции полимерного связующего ПКМ. Кроме того, каменноугольный пек является дешевым многотоннажным промышленным продуктом. Термические способы переработки ПКМ включают: сжигание, газификацию и пиролиз. Из трех представленных методов самым распространенным методом утилизации армированных пластиков является пиролиз. Все три метода требуют высоких энергетических затрат (подвод теплоты), а в первом случае — дополнительного подвода кислорода. Сжигание ПКМ ведет к загрязнению воздуха, а также может быть повреждено углеродное волокно, так как, например, при пиролизе температура сжигания в печи поднимается до 1500°С. Однако, по свидетельству авторов работы [12], преимуществами пиролиза являются высокий выход волокон при оптимизированном процессе, использование теплоты от разложения полимерного связующего, универсальность оборудования, хорошая адгезия эпоксидного связующего к переработанным волокнам армированного пластика.

Технологии

Рисунок 2. Дизайнерские стулья из вторичного углеродного волокна [20].

Следует отметить, что предпочтительными методами при утилизации ПКМ на основе углеродных наполнителей являются пиролиз и сольволиз [12]. Применение вторичных углеродных волокон Максимальный срок службы, например, самолетов достигает 30 лет, а применение углепластиков в авиастроении происходит уже более 50 лет, что, в свою очередь, приводит к большому объему невостребованного материала на полигонах захоронения. Отходы углеродных волокон, использованных в аэрокосмической отрасли, исчисляются тысячами тонн в год, они могут быть легко перенаправлены для применения в интерьерах самолетов, в электромобилях, в потребительских товарах и спорт-индустрии. Вторичное рубленое и измельченное углеродное волокно можно применять в качестве наполнителя с большинством конструкционных термопластов с различными объемными долями наполнения. Типичными термопластами, которые возможно армировать углеродным волокном, являются ABS-пластик, полиамид 6, полиамид 66 и полиэтилен. Стоимость извлеченных из ПКМ волокон до 50% меньше стоимости первичного волокна, что делает экономически выгодным их применение. Успешным примером по рециклингу и вторичному применению углеволокна можно считать компанию Vartega Inc. (СЩА), развивающую технологии, специализирующиеся на процессе переработки армирующего углеродного наполнителя. По заявлению компании переработанное углеродное волокно этой фирмы марки Vartega обладает хорошими механическими свойствами, а также минимальным коэффициентом линейного те-

плового расширения и высокой электропроводностью и используется в товарах потребительского сектора, а также в нефтяной и газовой промышленности [16]. Переработанные волокна марки Vartega могут быть задействованы в разных областях, включая нетканые материалы, термопластичные гранулы и волокна для 3D-печати. Технологии запатентованы и являются коммерческой тайной [16]. Пример применения вторичного углеродного волокна — композитный сосуд (рисунок 1), который сконструирован компанией Steelhead Composites и изготовлен методом намотки из переработанного жгута, поставляемого фирмой Vartega. Плодотворным можно назвать сотрудничество американского авиагиганта Boeing и британской компании ELG Carbon Fiber (CF), целью которого является создание новых углеродных материалов на переработанном волокне. Фирма Boeing поставляет поврежденные или изношенные детали конструкций самолета из ПКМ, из которых с помощью пиролиза извлекается ценное углеродное волокно. Вторичный материал поставляется другим компаниям и может быть использован для производства таких продуктов, как электронные аксессуары, автомобильное оборудование или даже мебель (рисунок 2) [18]. Компания ELG CF перерабатывает при помощи запатентованного процесса пиролиза более 2000 т отходов в год, используя в качестве сырья как отходы производства, так и отвержденные детали [19]. Другим примером использования композитного мусора может служить компания Plastic Omnium (Франция) восстановленные и измельченные во-

Композитный мир | #5 (86) 2019

49

Технологии

Рисунок 3. Стенд двигателя, изготовленный из переработанного углеродного волокна [21].

локна применяются в формовочных смесях для автомобильных изделий. Компания Universal Asset Management (UAM) использовала вторичное углеродное волокно из деталей коммерческих самолетов в составе гранул на основе термопласта для 3D-печати. Из полученных гранул напечатан стенд двигателя (рисунок 3), что подтверждает возможность применения материала из вторичного углеродного волокна для аддитивного производства [21]. Следует отметить, что именно аддитивные технологии, такие как 3D-печать, становятся все более востребованы для создания изделий из вторичного углеродного волокна. Американская компания Carbon Conversations (Лэйк-Сити, США), которая специализируется на рециклинге углепластиков, производит рубленые волокна под брендом re-Evo®. Волокна подразделяются на высокопрочные и среднемодульные рубленые волокна, а также измельченные волокна. В зависимости от целей и задач, волокна перерабатываются по технологиям SMC и BMC или для наполнения термопластов для производства разнообразных продуктов. Недавно компания продемонстрировала часть днища автомобиля, произведенного из их материалов [22]. Компания CFK Valley Recycling (Германия) производит около 1000 т переработанных волокон в год, а партнерская компания CarboNXT изготавливает из полученного наполнителя различные виды нетканых материалов. Измельченное углеродное волокно из вторичного сырья используется в качестве наполнителя для изготовления композитного материала на основе полиуретана для заднего и переднего бампера нового автомобиля Mercedes AMG GTC [23]. Компания Refiber (Дания) занимается получением вторичного стекловолокна с помощью пиролиза. Далее его смешивают с полипропиленом, который выступает в качестве полимерной матрицы, для формования изоляционных плит [23]. Следует отметить, что не только восстановленные углеродные волокна находят место во вторичных изделиях, но для этого также могут быть задействованы при рециклинге стекло- и органопластики. Источники отходов — это бракованные детали, изделия с истек-

50

Композитный мир | #5 (86) 2019

шим сроком годности, обрезки, неиспользованные препреги, остатки волокон на бобинах и т. д. [23].

Заключение Полимерные композиты успешно внедрены во многие отрасли промышленности благодаря их уникальным физико-механическим свойствам. Углеродное волокно в составе ПКМ является дорогостоящим сырьем, которое необходимо извлекать из вышедших из эксплуатации изделий и применять повторно. Помимо дороговизны основного компонента, многие специалисты и ученые задумываются о сокращении потребления нефтересурсов и переходе к энергоемкому и ресурсосберегающему образу жизни. В настоящее время решение проблемы утилизации и переработки ПКМ является приоритетной материаловедческой и технологической задачей [24]. Все больше в качестве метода получения вторичных углеродных волокон используется сольволиз, хотя ранее основными методами утилизации были пиролиз и механическое дробление ПКМ. С каждым годом также увеличивается количество компаний, которые используют в качестве сырья для изготовления изделий вторичные углеродные волокна. Их применение уже распространилось на аддитивные технологии. Рубленое вторичное волокно в различных пропорциях смешивают с термопластом и получают готовые изделия из гранул с помощью 3D-принтера. Ранее основным продуктом, получаемым из переработанного волокна, являлись теплоизоляционные маты, а в настоящее время многие компании предлагают уже готовые изделия широкого народного потребления. Фирмы, которые занимаются вторичной переработкой ПКМ, вплотную работают с крупными потребителями композитов, у которых, в свою очередь, появилась возможность избавляться от вышедших из строя изделий из ПКМ, не загрязняя окружающую среду. Анализ зарубежной научно-технической литературы и существующих методов использования вторичного углеродного наполнителя показал актуальность работ в этой области материаловедения.

Технологии Вторичное углеродное волокно, извлеченное из состава ПКМ различными способами, уже находит широкое применение в различных отраслях промышленности — в основном в интерьере самолетов, автомобилей и судов, а также в дизайне мебели, панелей и малых архитектурных форм [25].

Список литературы 1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

2. Каблов Е.Н., Чурсова Л.В., Бабин А.Н. Разработки ФГУП «ВИАМ» в области расплавных связующих для полимерных композиционных материалов // Полимерные материалы и технологии. 2016. Т.

2. №2. С. 37–42.

3. Каблов Е.Н. Россия на рынке интеллектуальных ресурсов // Эксперт. 2015. №28 (951). С. 48–51.

4. Каблов Е.Н. Композиты: сегодня и завтра // Металлы Евразии. 2015. №1. С. 36–39.

5. Гуняева А.Г., Сидорина А.И., Курносов А.О., Клименко О.Н. Полимерные композиционные материалы нового поколения на основе связующего ВСЭ-1212 и наполнителей, альтернативных наполнителям фирм Porcher Ind. и Toho Tenax // Авиационные материалы и технологии. 2018. №3 (52). С. 18–26.

DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-3-18-26.

6. Раскутин А.Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 349–367. DOI: 10.18577/20719140-2017-0-S-349-367.

7. Дасковский М.И., Дориомедов М.С., Скрипачев С.Ю. Систематизация базисных факторов, препятствующих внедрению полимерных композиционных материалов в России (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2016. №5 (41). Ст.

06. URL: http://viamworks.ru (дата обращения: 09.07.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-5-6-6.

8. Мишкин С.И., Малаховский С.С. Быстроотверждаемые связующие и препреги: получение, свойства и области применения (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2019. №5 (77). Ст.

04. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 10.07.2019). DOI:10.18577/2307-6046-2019-0-5-32-40.

9. Соколов И.И., Раскутин А.Е. Углепластики и стеклопластики нового поколения // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2013. №4. Ст. 09. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 10.07.2019).

10. Раскутин А.Е. Стратегия развития полимерных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 344–348.

DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-344-348.

11. Pimenta S., Pinho S.T. Recycling carbon fibre reinforced polymers for structural applications: technology review and market outlook // Waste

Management. 2011. Vol. 31. No. 2. P. 378–392.

12. Петров А.В., Дориомедов М.С., Скрипачев С.Ю. Технологии утилизации полимерных композиционных материалов (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч-технич. журн. 2015. №8. Ст. 09. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 11.07.2019).

DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-8-9-9.

13. Чурсова Л.В., Цыбин А.И., Гребенева Т.А., Панина Н.Н. Рециклинг эпоксидных связующих и полимерных композиционных материалов на их основе (обзор) // Новости материаловедения. Наука и техника: электрон. науч.-технич. журн.

2018. №5–6 (31). Ст. 06. URL: http://materialsnews. ru (дата обращения: 12.07.2019).

14. Куликова Ю.В., Тукачева К.О. Анализ технологий утилизации полимерных композиционных материалов // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2017. №4. С. 103–122.

15. Conroy A., Halliwell S., Reynolds T. Composite recycling in the construction industry // Composites. Part A. 2006. Vol. 37. P. 1216–1222.

16. Products: Application and Properties // Vartega: офиц. сайт. URL: https://www.vartega.com (дата обращения: 12.07.2019).

17. Steelhead-composites-winds-first-recycledCOPV-with-Vartega-fiber // Vartega: офиц. сайт. URL: https://www.vartega.com/news-andmedia/2017/5/24/steelhead-composites-windsfirstrecycled-COPV-with-vartega-fiber (дата обращения: 13.07.2019).

18. Smalley M. Boeing, ELG Carbon Fibre to recycle aerospace materials // Recycling today [Электронный ресурс]. URL: https://www.recyclingtoday.com/article/ boeing-carbon-fibre-recycleaerospace-materials/ (дата обращения: 15.07.2019).

19. По материалам www.recyclingtoday.com, www. compositesworld.com. Переработка композитов набирает силу // Композитный мир. 2017. №3. С.

48–53.

20. Каталог материалов дизайнерской мебели // Kickstater: офиц. сайт. URL: https://www.kickstarter. com/projects/1868198703/the-recycled-carbon-chair (дата обращения: 14.07.2019).

21. UAM Says It’s First To Recycle Aircraft Carbon Fiber // The ProfitChain: офиц. сайт. URL: https://www. theprofitchain.com/recycle-aircraft-carbon-fiber/ (дата обращения: 16.07.2019).

22. Маты и текстиль из переработанного углеродного волокна // Carbon Conversations: офиц. сайт. URL: http://www.carbonconversations.co.uk/2017/01/ new-website.html (дата обращения 17.07.2019).

23. Job S. Summary of recent research and development // Composite Recycling – Materials KTN Report.

2010. P. 5–7.

24. Шайдурова Г.И., Шевяков Я.С., Васильев И.Л. Оценка возможности утилизации углепластиков химическим методом // Прикладная экология. 2018. №3. Т.

8. С. 135–140. DOI:10.21285/2227-2925-2018-8-3-135-140.

25. Павлюченкова M.А., Куликова Ю.В. Анализ направлений использования вторичного углеволокна // Химия. Экология. Урбанистика. 2018. Т. 1. С. 470–473.

Композитный мир | #5 (86) 2019

51

Технологии

www.partitech.ru

Атмосферная плазма в промышленности Технология пульсирующего атмосферного дугового разряда PAA® В настоящее время использование плазмы атмосферного давления стало одним из самых распространённых и эффективных решений для повышения адгезии в различных производственных отраслях. Получение прочных клеевых соединений как инженерных пластиков, так и металлов с пластиками — это часто непростая технологическая задача. Использование вредной и дорогостоящей химии для подготовки поверхностей и ручного труда — неэкологично и сильно удорожает производственные процессы.

Рисунок 1. Принцип работы плазменного генератора технологии PAA®.

52

Композитный мир | #5 (86) 2019

Ключ к решению данных задач — атмосферная плазма. Плазменная обработка достигает желаемого эффекта подготовки поверхности за счет ее сверхтонкой очистки от органических загрязнений, модификации поверхностной топографии на микроскопическом уровне, модификации кристаллической и аморфной структуры приповерхностного слоя пластиков, отложения на поверхности функциональных химических групп. В случае металлов, плазма также восстанавливает оксидные слои, обнажая чистую металлическую поверхность. Плазменная функционализация поверхности проводится при атмосферном давлении с использованием в качестве рабочих газов воздуха или индустриальных газов, таких как азот, формиргаз, кислород и других. При этом не используются ни вакуумная техника, ни мокрая химия. Это сокращает расходы, улучшает безопасность и экологическую чистоту, а высокие скорости обработки содействуют внедрению во многие производственные процессы. Для промышленного применения плазмы компания Relyon Plasma разработала компактные плазменные генераторы Plasmabrush PB3 «типа сопло», обеспечивающие стабильную работу в течение длительного времени. Генераторы работают на основе технологии пульсирующего атмосферного дугового разряда Pulsed Atmospheric Arc Technology® (PAA®). Принцип работы показан на рисунке 1: через порт

Технологии

Рисунок 2. Плазменный генератор «типа сопло».

для впуска газа (1) подается сжатый воздух или другой газ, который завихряется (4). Между анодом (2) и катодом (3) зажигается заряд (5), образуя первичный объём плазмы (6), который затем эмитируется в виде плазменной струи (7) через отверстие в сопле и попадает на подложку. Использование высоковольтного однополярного импульсного источника напряжения и сопла с вихревым потоком газа внутри удерживает электрическую дугу от стабилизации в горячую точку. Дуговой разряд вращается с высокой частотой в камере сгорания. Несмотря на высокую плотность энергии, происходит минимальный разогрев сопла и практически отсутствует эрозия электродов. Преимущество использования однополярного контроля генератора плазмы «типа сопло» заключается в ассиметричной тепловой нагрузке его компонентов. Внутренний анод подвергается меньшему нагреву и окислению. Внешний катод имеет большую рабочую поверхность, что гарантирует лучшее рассеивание тепла. Таким образом, данная система не требует водяного охлаждения. Высокочастотные колебания дугового разряда минимизируют диэлектрические потери на перемену полярности в высоковольтном кабеле. Пример повышения адгезии с помощью генератора атмосферной плазмы «типа сопло» Plasmabrush PB3 представлен на рисунке 4. В зависимости от подложки и используемого адгезива можно достичь прочности на сдвиг до 50 МПа через оптимизацию параметров обработки. За более подробной информацией по оборудованию и технологии атмосферной плазмы обращай тесь в Партитек, эксклюзивному дилеру Relyon Plasma GmbH: e-mail: info@partitech.ru тел.: 8 (499) 3-722-522, 8 (800) 2-009-522

Рисунок 3. Генератор атмосферной плазмы «типа сопло» Plasmabrush PB3. Относительное улучшение прочности при сдвиге

Рисунок 4. Относительное улучшение прочности на сдвиг при обработке атмосферной плазмой для различных инженерных пластиков: PBT (полибутилен терефталат), PE (полиэтилен, ПЭВП), PA6 (полиамид). Рабочий газ — сжатый воздух. 100% соответствует двойному увеличению прочности на сдвиг в сравнении с необработанным материалом.

Композитный мир | #5 (86) 2019

53

Технологии

Марина Ефремова ООО «Торговый дом «Базальтовые трубы» zbt@bk.ru, info@sbpt.ru тел: 8-985-879-96-61

Призовое место — как повод погрустить

54

Композитный мир | #5 (86) 2019

Технологии

Пример неработающих конструкторских решений.

На прошедшем в сентябре этого года в Санкт-Петербурге форуме, посвященном современным тенденциям использования композитов, наряду с традиционными направлениями была обозначена новая ниша — применение композитных материалов в берегозащитных сооружениях. Сохранение побережья — тема весьма актуальная для России и всего мира. Как отмечают специалисты, она будет только обостряться в связи с изменением климата. Традиционные решения из бетона и камня дорогостоящие и недостаточно эффективные. Поэтому применение долговечных, легких, более экономичных современных композитов напрашивается само собой. До этого времени те, кто занимается берегозащитой, никогда не имели дела с композитами, а «композитчики» никогда не сталкивались с проблемами сохранения берегов. Появление нового изделия стало результатом решения конкретной практической задачи по берегозащите одного из участков побережья в Российской Федерации. В ходе отработки вариантов стало очевидно, что достоинства композитов по сравнению с традиционными материалами и здесь могут обеспечить для потребителя большой выигрыш в деньгах, времени и эффективности решения. Представленный на форуме проект комбинированного композитного волнолома «Гребёнка» даже удостоился второго призового места в конкурсе «Инвестиции в разработку и применение композитных материалов». При этом никакого научно-технического прорыва в представленном на форуме изобретении нет,

и интерес к нему был обусловлен именно новой нишей применения уже известных материалов, а не инновационными разработками или новыми композитными технологиями. Не будем подробно описывать конструкцию изделия и вопросы его применения. Желающие смогут узнать это, ознакомившись с презентацией, сделанной на форуме, либо обратившись к изготовителю через организатора форума — журнал «Композитный мир». Коротко — это очень простое решение: устанавливаемая на морском дне платформа-обрешетка из композитных труб с вертикальными сваями (также из композитных труб), которая может дополняться такой же зеркальной, но плавучей частью. Прочные и упругие сваи гасят волну лучше бетона, композиты долговечны в морской воде, экологически безопасны, имеют высокую удельную прочность. Выбор конкретного материала для данного изделия был сделан в пользу стеклобазальтопластиковых труб (СБПТ), обеспечивающих особенную прочность и надежность изделия в борьбе со штормовыми волнами. СБПТ выпускаются уже около 30 лет, и технология их производства достаточно отработана. Это отечественный материал, с защищенной российским патентом заданной комбинацией стекловолокна и более прочного базальтового волокна, полученный методом непрерывной намотки с помощью эпоксидного связующего. Важны и детали технологии намотки. СБПТ изготавливаются многослойными с послойным отверждением и полимеризацией, в

Композитный мир | #5 (86) 2019

55

Технологии

Схематический вид изделия.

каждом слое могут применяться различные материалы и заданное направление армирования. Поэтому прочностные параметры СБПТ (отраженные в ГОСТ Р 55068-2012) в 2–3 раза выше, чем у традиционных стеклопластиковых аналогов, получаемых одностадийной (однослойной) намоткой. Там при одномоментной полимеризации в толстой стенке неизбежно возникают внутренние напряжения, что сказывается на долгосрочной надежности. В результате изделия СБПТ имеют прочность выше рядовой стали и бетона (предел прочности на растяжение до 500 МПа, то есть на уровне конструкционных сталей), модуль упругости до 36 000 ГПа. Таким образом, это высокопрочный, упругий материал, стойкий к агрессивным средам. Такой же получилась и «Гребёнка». Специалисты по берегозащите и ученые-гидрологи сразу признали её преимущества. Ну а дальше началась обычная жизнь инновационного композитного изделия в нашей стране. Изделие лучше, долговечнее, дешевле — но почему-то не нужно никому, кто осваивает бюджетные средства при решении той или иной задачи. Да и частных инвесторов, которым важен вопрос экономии и долговечности изделия, нет как нет. Сначала чиновники от берегозащиты в попытке не пустить «Гребёнку» в отрасль требовали какую-то сертификацию, непредусмотренную действующей нормативной базой. Им пришлось напомнить, что это такое же изделие, какое они давно используют из бетона и стали, но только из более современного и надежного материала. Потом потребовали специальных исследований. Когда по результатам исследований стало ясно, что «Гребёнка» на порядок эффективнее старых решений, в полтора-два раза

56

Композитный мир | #5 (86) 2019

дешевле традиционных аналогов, устанавливается в десятки раз быстрее и не создаёт экологических проблем (неизбежных для традиционных аналогов), они начали стыдливо отводить глаза на совещаниях, не задавая ни одного вопроса. Потом при рассмотрении конкретных проектов, где «Гребёнка», например, позволила бы в одном из проектов сэкономить более 520 млн. бюджетных рублей, стали открыто игнорировать мнение ученых и специалистов. И подход этот системный — в совещаниях участвуют представители не какой-то одной «добросовестно заблуждающейся», а нескольких государственных организаций вместе с дружественными им коммерческими подрядчиками, продвигающими дорогостоящие решения за счёт бюджета. Сейчас не без труда находим энтузиастов, которые соглашаются пустить «Гребёнку» на свою территорию. А в Европе уже проявляют предметный интерес, в частности специализированные организации в Германии и Латвии, где тоже Балтийское море и точно такие же проблемы сохранения берегов. К настоящему времени «Гребёнка» имеет три российских патента на различные типы волноломов. Подана международная заявка, изобретению присвоен международный приоритет, что позволяет не замыкаться на России, а проводить изыскания и патентование в дальнейшем в 154 странах мира. Чтобы не обижать только сферу берегозащиты, нужно признать, что такой же подход к современным композитам видим в большинстве отраслей. Конечно, есть приятные исключения типа авиации, есть хорошие примеры в «оборонке». Но возьмите номенклатуру труб и изделий из СБПТ, чьи преимущества описаны выше. Это трубы диаметром от 50 мм до 4 метров на давление до 300 атм. и рабочую температуру до +170°С. Они позволяют снизить теплопотери наполовину и экономить до 20% топлива на ТЭЦ. Это опоры ЛЭП и столбы, а также сваи, в том числе для агрессивных грунтов и для Арктики, где они ещё и защищают вечную мерзлоту от оттаивания. Много ли примеров использования этих передовых изделий приходит на память? ЖКХ, пожалуй, наиболее яркий пример. В стране прохудилось более двух третей труб. До половины тепла и воды уходят в воздух и грунт, ежегодно износ гниющей стали добавляет 4–5%, а ремонтировать получается 1%, но там упорно не замечают предлагаемых решений. В региональных Минстроях, похоже, вообще нет нормативных документов по композитным трубам. Осенью прошлого года в Москве проходило совещание российских теплоснабжающих организаций под эгидой НП «Российское теплоснабжение», где специалисты из регионов обсуждали, как выйти из тупика с увеличивающимся износом стальных труб. Но когда им предложили решить большую часть проблем коррозии с помощью композитных труб, руководство НП фактически не дало закончить презентацию композитных труб для теплосетей, заявив, что нужно использовать только сталь. А потом зимой эти стальные сети рвались с печальной регулярностью. Десятки тысяч людей в разных

Технологии

городах страны оставались без тепла и воды чуть ли не каждый день. Это не голословные утверждения, все эти ЧП были описаны в СМИ. А скоро новый зимний сезон, но ничего не изменилось. Не успела начаться зима, а уже пошли аварии: 27 сентября из-за порыва трубопровода в Ижевске без тепла и горячей воды остались 62 многоквартирных дома и 10 соцучреждений. Причина — коррозия стальной трубы. Кто следующий? В условиях нашей ориентированной на максимальные затраты экономики долговечные и ресурсосберегающие, более дешевые композитные изделия невыгодны ещё и проектировщикам, так как их заработок идёт в % от суммы контракта. Предложения включить в проект продукцию лучше и надежнее, но в два раза дешевле, означает для них снижение их заработка в два раза. И зачем им это нужно? А уже при наличии такого «дорогого» проекта любой отдел закупок, довольно потирая руки, говорит — зачем мне более долговечные трубы? Будем регулярно покупать те, что прописаны в проекте. Ну и далее — смотрим статистику логично растущего износа сетей. Есть некоторый прогресс в системах водоснабжения и водоотведения, где всё-таки постепенно отказываются от стали. Но и в этом случае используют преимущественно ПЭ трубы, даже если они в 2–3 раза дороже композитных аналогов.

Один из немногих позитивных сигналов в композитной сфере — о внедрении композитов начали больше говорить на разных уровнях власти, стали регулярными конференции и форумы. Правда, от разговоров до реальной поддержки далеко, но это лучше, чем полное молчание. А если в Российской Федерации появится хотя бы один чиновник любого уровня, чьё благосостояние зависело бы от внедрения в экономику инновационных энерго- и ресурсосберегающих композитных технологий и материалов, то он уже точно будет реально этого добиваться. Причём не нужно никаких грантов и льгот производителям композитных изделий. Лучше предоставить эти льготы и финансовое стимулирование потребителям композитов, чтобы им было выгодно зарабатывать не на регулярных закупках гниющей стали за счёт бюджетных средств, а на экономии этих бюджетных средств. И тогда производители композитов вместе с нормальными платежеспособными потребителями сами смогут решить большую часть своих текущих проблем. За государством останется только стратегический курс на внедрение современных материалов. И тогда дешевые и долговечные композитные волноломы понадобятся не только зарубежным потребителям, но и для сохранения родных российских берегов.

Композитный мир | #5 (86) 2019

57

Применение

umatex.com

Композиты на первом месте

Мотогонщик команды Kawasaki Puccetti Racing одержал победу на этапе Чемпионата мира WorldSBK во Франции на мотоцикле с композитным обвесом с инновационным аэродинамическим профилем, разработанным и изготовленным R&D центром UMATEX (Росатом) в партнерстве с РГСУ и другими российскими компаниями. На очередном этапе Чемпиона мира WorldSBK, который проходил во Франции 27–29 сентября на треке Nevers Magny-Cours, первым с лучшим временем в двух гонках из трех финишировал пилот команды Kawasaki Puccetti Racing Топрак Разгатлиоглу. Для гонщика это первые победы в карьере в такого уровня соревнованиях. На его мотоцикле был установлен углепластиковый обвес UMATEХ с уникальным аэродинамическим профилем. Мотогонщик Топрак Разгатлиоглу так прокомментировал победу: «Я достиг цели, которой команда и я добивались на протяжении всего сезона. Я хотел бы поблагодарить всех, кто верил в меня и всю мою команду, поскольку они сегодня проделали исключительную работу». Президент команды Kawasaki Puccetti Racing Мануэль

58

Композитный мир | #5 (86) 2019

Пуччетти отметил: «Топрак провел невероятную гонку. Он сделал фантастический старт, и это позволило ему двигаться прямо в группу лидеров. Победа Топрака — это кульминация мечты в более чем 20-летней истории нашей деятельности, идеальный приз для отличной работы нашей команды». Научно-исследовательский центр UMATEX изготовил уникальный обвес с улучшенными аэродинамическими характеристиками из углеродного волокна для мотоцикла марки Kawasaki ZX-10RR, специально для команды Kawasaki Puccetti Racing. «Применение продвинутой аэродинамической схемы в изготовлении обвеса оказало положительный эффект на скоростные показатели мотоцикла, увеличив их на 3–4 км/час. Результатом стала победа гонщика Kawasaki Puccetti Racing на этапе Чемпионата мира во Франции. Мы планируем обеспечивать команду композитными обвесами и на следующих соревнованиях», — рассказал генеральный директор UMATEX Александр Тюнин. Высокая жесткость, низкий вес и уникальная аэродинамика углепластикового обвеса позволяет разгоняться до высоких скоростей, превышающих

Применение 300 км/час, а также повышает эффективность торможения при прохождении поворотов. Мотоцикл с композитным обвесом меньше вибрирует и ведет себя более стабильно во время гонки. В проекте создания композитного обвеса мотоцикла в рамках сотрудничества с Научно-исследовательским центром UMATEX принимали участие РГСУ (Российский Государственный Социальный Университет), инжиниринговая компания «Интек», Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», PICASO 3D, RangeVision. Студенты РГСУ участвовали в проектировании обвеса с помощью 3D моделирования. Компания RangeVision предоставила сканер для 3D сканирования и обеспечила техническое сопровождение в методиках реверс инжиниринга. Компания PICASO 3D произвела 3D печать оснастки из угленаполненного материала FORMAX и подтвердила теорию возможности применения аддитивных технологий при изготовлении прототипов углепластиковых изделий в кратчайшие сроки. Инжиниринговая компания «Интек» разработала материал FORMAX для печати оснастки PICASO 3D — первый российский производитель персональных 3D принтеров. С 2011 года ведутся разработки и производство 3D принтеров, опережающих зарубежные аналоги. На сегодняшний день PICASO 3D объединяет безопасность и легкость использования офисного оборудования, и профессиональное качество промышленных 3D принтеров. МИФИ участвовал в производстве изделия и подготовке оснастки.

UMATEX (Росатом) является партнером спортивной команды из Италии — Kawasaki Puccetti Racing, которая участвует в Чемпионате мира по супербайку WorldSBK. Соглашение о партнерстве между UMATEX и Kawasaki Puccetti Racing было подписано в Москве в конце 2018 года. Сотрудничество с командой позволит UMATEX

(Росатом) укрепить позиции на международном рынке. Команда Kawasaki Puccetti Racing является официальным партнером концерна Kawasaki. Уникальность Чемпионата мира по супербайку WorldSBK заключается в том, что в соревнованиях участвуют мотоциклы с компонентами из композитов, которые выпускаются серийно. Гонки чемпионата мира посещают более 500 тысяч человек. В команде Kawasaki Puccetti Racing выступают всемирно известные гонщики: Лукас Махиас из Франции, Топрак Разгатлиоглу из Турции, Хикари Окубо из Японии.

UMATEX (Росатом) включает в себя промышленные производства углеродного волокна (УВ): ООО «Алабуга-Волокно» в республике Татарстан, ООО «Аргон» в Саратовской области, ООО «ЗУКМ» в Челябинске, производство тканей и препрегов на основе углеродного волокна «Препрег-СКМ», «Препрег-Дубна», два Торговых дома в Чехии и Китае, компанию по производству спортивного инвентаря «Заряд». Научно-исследовательский центр, расположенный в Москве, оборудован самым современным оборудованием по разработке технологий ПАН-прекурсоров и УВ. На базе UMATEX реализуются инвестиционные программы по локализации и развитию в России передовых производств композиционных материалов и изделий с целью кратного увеличения российского рынка к 2025 году. По инициативе UMATEX инициировано создание межрегионального промышленного кластера «Композиты без границ» в Республике Татарстан, Московской и Саратовской областях.

Композитный мир | #5 (86) 2019

59

Применение

Композитная альтернатива Российские ученые предложили альтернативу тяжелым алюминиевым винтам для беспилотного летательного аппарата

emtc.ru

Специалисты Межотраслевого инжинирингового центра «Композиты России» МГТУ им. Н. Э. Баумана провели работу по перепроектированию и изготовлению образцов воздушных винтов для беспилотного летательного аппарата АЭЛА-100 по технологии термо-вакуумного формования из углеродного препрега. Первоначально винты были изготовлены заказчиком образцов — АО «ОКБ «Кристалл» из алюминиевого сплава и нуждались в существенном снижении веса.

3D-модели теоретической поверхности винтов были предоставлены АО «ОКБ «Кристалл». По 3D-моделям были спроектированы и изготовлены формообразующие оснастки из полимерного композиционного материала — стеклопластика. Изготовление полуформ лопастей проводили по технологии термо-вакуумного формования в жесткой форме с выдержкой в полимеризационной печи при разряжении в −1 атм

60

Композитный мир | #5 (86) 2019

Применение

и температуре 110°С в течение 120 минут, отмечает директор МИЦ «Композиты России» Владимир Нелюб. В процессе работ применялись вспененный полиуретан, в качестве наполнителя для центрального цилиндрического элемента лопасти, для улучшения жесткости, а также алюминиевые втулки для защиты от деформации полиуретана при креплении винтов. После получения двух полуформ лопасти, в одну из которых помещались закладные элементы, полуформы помещали в оснастки для склейки. Процесс заключался в следующем — по периметру внутренней поверхности лопасти наносился двухкомпонентный эпоксидный клей и проводилась склейка двух полуформ в одну лопасть. Для обеспечения соосности и точного прилегания поверхностей склейка производилась в формообразующей оснастке, говорят специалисты МИЦ «Композиты России». Одним из основных преимуществ изготовленных винтов является их вес, который составил 1,6 кг, в то время как алюминиевый весил почти 12 кг. Изготовленные МИЦ «Композиты России» образцы винтов были представлены на Международном авиационно-космическом салоне МАКС-2019 в составе беспилотного летательного аппарата АЭЛА-100 разработки АО «ОКБ «Кристалл». После проведения испытаний воздушных винтов планируется работа по оптимизации и доработке конструкции, а также разработке серийной технологии изготовления.

Композитный мир | #5 (86) 2019

61