На сегодняшний день вакуумная инфузия считается одним из наиболее перспективных и прогрессивных методов производства изделий из композитных материалов. Они обладают отличным набором характеристик и востребованы в самых различных отраслях.
Методика имеет ряд значимых преимуществ по сравнению с другими способами производства композитных материалов. Она постоянно развивается и совершенствуется, благодаря чему появляются новые технологические решения, повышающие возможности и результативность ее применения.
Можно предполагать, что такая методика еще не полностью исчерпала свои возможности и имеет широкие перспективы для развития и применения в новых отраслях деятельности.
Надежность и малый вес композитных материалов позволяют применять их в ответственных отраслях, например в аэрокосмической Изображение от vecstock на Freepik
Специфика вакуумной инфузии и требования к техпроцессу
Главной особенностью вакуумной инфузии является то, что изготовление композитного материала происходит в условиях пониженного воздушного давления. На практике это выглядит следующим образом.
Подготавливается матрица, которая воспроизводит форму и рельеф будущего изделия. Внутрь нее укладывают слои армирующей ткани, в роли которой могут выступать стекло- или углеткань, кевлар или различные нетканые материалы. После этого монтируют систему трубок, по одним из которых будет откачиваться воздух, а по другим – подаваться связующий компонент для пропитки ткани – полиуретановая или эпоксидная смола.
Ключевыми требованиями при таком технологическом процессе являются следующие:
- Правильный выбор смолы для пропитывания – она должна обладать высокой текучестью и продолжительным временем полимеризации, чтобы процесс инфузии успел пройти полностью. Многие магазины даже выносят такие составы в отдельную категорию.
- Правильный монтаж проводящей смолу сетки – конфигурация системы трубочек зависит от формы и рельефа будущего изделия. Большое значение при этом имеет опыт технолога, также существуют программные способы расчета параметров системы подачи связующего материала.
- Аккуратность укладки материалов – слои армирующей ткани и вспомогательные материалы не должны смещаться в процессе пропитывания. Для этого их рекомендуют фиксировать, применяя клей-гель, клейкую ленту или иные средства.
- Качество вакуума в рабочей зоне – чтобы исключить возникновение протечек, вакуумную пленку нужно фиксировать с использованием специального герметизирующего жгута. В этом качестве следует применять надежное средство с качественным клеящим слоем и способное выдержать все расчетные нагрузки – например, Липлент-О.
Преимущества технологии
В силу особенностей техпроцесса методика вакуумной инфузии обеспечивает ряд значимых преимуществ:
- Получение композитного материала с минимальным уровнем пористости.
- Оптимальное соотношение в композите смолы и армирующей ткани.
- Возможность тщательной подготовки к выполнению процесса.
- Отсутствие потребности в применении специального дорогостоящего оборудования.
- Широкие возможности производства цельных крупногабаритных изделий.
От спортинвентаря к кораблям и самолетам
Перечисленные выше факторы способствуют активному применению вакуумной инфузии и обусловливают ее дальнейшее развитие. Так, изначально эта технология применялась для штучного изготовления небольших изделий (спортивный инвентарь, защитные приспособления, кожухи для приборов и т. д.).
С развитием технологий и технического оснащения эту методику стали применять для серийного выпуска цельных крупногабаритных деталей. В частности, сегодня многие предприятия используют вакуумную инфузию для создания корпусов судов и частей самолетов. Причем речь идет не только о легкомоторных самолетах и прогулочных яхтах, но и о современных пассажирских лайнерах и военных кораблях.
Созданные таким образом изделия получаются легкими, прочными, с большим запасом жесткости и устойчивостью к коррозионным воздействиям. Кроме того, это преимущество используется и в энергетике – созданные по такой технологии огромные лопасти для ветрогенераторов в состоянии выдержать значительную ветровую нагрузку и имеют малый вес по сравнению с металлическими аналогами.
Компьютерные технологии и станции для вакуумной инфузии
Развитие технологий и наращивание возможностей их применения предполагает совершенствование используемого технического и программного оснащения. В полной мере это относится и к технологии вакуумной инфузии – производители предлагают всё новые и более эффективные армирующие материалы и связующие составы, вакуумные пленки и средства для герметизации.
Актуальной тенденцией во многих производственных областях является цифровизация технологических процессов, за счет чего достигается повышение качества продукции и снижение доли непродуктивного тяжелого ручного труда. Так, формы и матрицы для вакуумной инфузии можно изготавливать на станках с цифровым программным управлением, а это ускоряет процесс и обеспечивает высокоточное соблюдение заданных размеров.
Другой аспект компьютеризации технологии вакуумной инфузии – создание универсальных программных продуктов для моделирования и оптимизации процесса. Применение таких программных средств позволяет с высокой точностью рассчитать структуру системы для подачи смолы, расположение ребер жесткости в будущем изделии и другие условия для получения качественной продукции.
Что касается аппаратной части, то сегодня выпускают различные виды вакуумных станций, специально адаптированных для использования в процессе вакуумной инфузии. Такие приспособления включают в компактном и функциональном форм-факторе все необходимые средства для организации процесса и контроля его протекания. Они могут создаваться как в стационарном, так и в мобильном исполнении, могут быть рассчитаны как на частное применение, так и на использование в рамках крупных производств.
