No więc jakie materiały mamy do dyspozycji. Zanim do tego przejdę zaznaczę, że nie ma tu ograniczeń i możemy wybrać prawie każdy materiał, chociażby taki który mamy pod ręką, czy taki, który będzie najodpowiedniejszy w specyficznej aplikacji. Zatem lista materiałów, które tu przedstawię nie wyczerpuje wszystkich możliwości, jest jedynie kompendium informacji o najpopularniejszych. W każdym przypadku powinniśmy podejść do tematu indywidualnie.

Pierwszą decyzją jaką powinniśmy podjąć zanim wybierzemy materiał, to ta do czego będzie nam ten model służył. Czy jedynie do wykonania form produkcyjnych, czy może ma być on modelem do testów, czy może będzie to pierwszy egzemplarz prototypowy, a może do wszystkich razem. Ważnym czynnikiem jest też wielkość modelu i dokładność jego wykonania. Wiedząc to, będzie nam o wiele łatwiej dobrać najbardziej odpowiedni materiał do naszych celów.

Jednymi z najbardziej popularnych materiałów są: styropian, styrodur, pianka poliuretanowa, pasta epoksydowa, mdf i aluminium. Materiały te zapewniają pełną rozpiętość parametrów. Analizując ich cechy będziemy brać pod uwagę następujące kryteria: łatwość obróbki, a co za tym idzie czas obróbki, spójność materiału, trzymanie wymiaru, koszt materiału, uzyskiwaną powierzchnie, łatwość jej wykończenia, tolerancje powierzchni, wagę i inne cechy charakteryzujące konkretny materiał.

Styropian
Najtańszy i najłatwiej obrabialny materiał. Stosowany na duże modele, gdzie nie jest wymagana duża precyzja i trzymanie wymiaru. Powierzchnia gładka, ale z porami. Trudniejszy w wyprowadzeniu gotowej powierzchni, ponieważ trzeba zastosować żywice epoksydowe nie zawierające rozpuszczalników topiących materiał. Chłonie wodę.

Styrodur
Jest to w pewnym stopniu ulepszony styropian, bo ekstrudowany. Jest bardziej spójny i jednorodny, przez co sztywniejszy i bardziej stabilny. Około czterokrotnie cięższy i droższy od styropianu. Nie chłonie wody, więc nadaje się na prototypowe modele, które będą użytkowane na wodzie.

Pianka poliuretanowa
Niejednorodny materiał, posiada pory. Dobrze obrabialny. Poza tym, że nie topią go żywice poliestrowe, to można go porównać do styropianu, lub styroduru jeżeli chodzi o parametry. Dostępne są pianki o różnych gęstościach, a co za tym idzie o nieco innych parametrach, więc możemy dobrać najodpowiedniejszą dla naszych potrzeb.

Pasta epoksydowa
Jest to bardzo jednorodny materiał, łatwo obrabialny, doskonały na mniejsze modele. Niestety w porównaniu z innymi jest droższym materiałem, ale za to po dobrze wykonanej obróbce wykańczającej uzyskuje się prawie gotowy model, który można od razu lakierować. Jest to mieszanka żywicy epoksydowej i mikro balonów szklanych. Pasta jest lekka, spójna i można w niej nawet rzeźbić ręcznie.

MDF
Jeden z najpopularniejszych materiałów, ze względu na cenę i twardość uzyskanej powierzchni. Stosunkowo łatwo obrabialny. Powierzchnia po obróbce musi zostać zagruntowana, oszlifowana i dopiero nadaje się do lakierowania. Modele mogą puchnąć w wilgotnym środowisku.

Aluminium
Trudno obrabialny materiał, za to uzyskuje się model doskonałej jakości, trzymający wymiar. Model po wypolerowaniu gotowy do użytku.

Inne

Płyty modelarskie dające doskonałe powierzchnie i możliwość wykonania z nich form próbnych, jednak bardzo drogie i dostępne u wyspecjalizowanych dystrybutorów.

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Sam fakt przecieku generuje zawirowania powietrza, czego skutkiem jest czasami słyszany przez nasz dźwięk. W zależności od wielkości tej szczeliny i paru innych czynników (ciśnienia, medium, charakteru przecieku, itp.) słyszymy dźwięki o różnych częstotliwościach. Generalnie im mniejsza szczelina tym częstotliwość jest wyższa, przez co już przy szczelinach poniżej milimetra generowane dźwięki wychodzą poza skale naszego słuchu. Tu właśnie powstaje problem z lokalizacją tych nieszczelności, bo niby jak mamy je znaleźć jeżeli fizycznie nie jesteśmy w stanie ich usłyszeć.

Na szczęście istniej dobre rozwiązanie, a mianowicie wyżej wspomniany ultradźwiękowy miernik przecieków. W dużym uproszczeniu jest to mikrofon o wyższym paśmie czułości, z reguły pracujący na częstotliwości 40kHz (bo takie są czujniki), który przekształca trafiające do niego fale tak żebyśmy my mogli je „usłyszeć”. Najczęściej na migające diody na wyświetlaczu i dźwięki przez nas słyszalne, czy to w słuchawkach, czy na wewnętrznym głośniku. Jeżeli kogoś niepokoi selektywność 40kHz, to uspokoję, że bardzo rzadko zdarza się, żeby dźwięk generowany przez nieszczelność „nadawał” na jednej częstotliwości, co oznacza, że zawsze znajdzie się jakaś składowa która trafi w to pasmo, a jak nie składowa to chociaż jej harmoniczna. Tyle teorii.

W praktyce wygląda to tak, że nawet w względnie głośnym pomieszczeniu spokojnie chodzimy sobie z mierniczkiem skierowanym w kierunku potencjalnie podejrzanych miejsc i czekamy aż powiadomi nas, że mamy miejsce do poprawki. Dobrze jest też przetestować układa na różnych poziomach ciśnień, co powoduje zmianę nieco częstotliwość dźwięku generowanego przez nieszczelność, przez co łatwiej je wykryć. Czynność tą powtarzamy do skutku, aż poziom ciśnienia, czy próżni w układzie ustali się, co oznacza, że mamy upragnioną szczelność. No chyba, że wszędzie i zawsze jest ok, to wtedy nie musimy się czymś takim zajmować.

Do czego można wykorzystać detektor przecieków:

• identyfikacja przecieków w instalacjach sprężonego ciśnienia i próżni,
• sprawdzenie szczelności zaworów, złączy,
• szczelności membran podciśnieniowych,
• sprawdzenia szczelności odbiorników zasilanych sprężonym powietrzem,
• oraz w …

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Metod projektowania jest co najmniej kilka, zaczynając od programów komputerowych, które po wprowadzeniu do nich danych robią symulację, po przez własne symulacje opierając się na zależnościach matematycznych, co jest fajnym wyzwaniem (osobom nie będące za pan brat z matematyką wyższą odradzam), aż po projektowanie „na oko”, co jest niestety, lub nie, powszechną praktyką. Po poznaniu kilku założeń, uproszczeń i odrobinie wprawy można ten ostatni sposób zacząć stosować.

To od czego zależy ten rozpływ i jak on wygląda? Są cztery czynniki które na niego wpływają:

• odległość – na jaką ma popłynąć żywica – rozpływ zwalnia wykładniczo wraz ze wzrostem odległości, tzn. im dalej od źródła znajduje się żywica tym wolniej zaczyna płynąć, aż do zatrzymania.

• lepkości żywicy – im mniejsza lepkość tym łatwiej przesącza się żywica, punktem odniesienia może być porównanie do konsystencji wody.
• przepuszczalność – medium w którym dystrybuowana jest żywica, im lepszy jego parametr tym łatwiej płynie w nim żywica, może być to siateczka rozpływowa, lub specjalna przekładka.
• różnica ciśnień – między punktem dostarczającym żywicę, a punktem odsysającym powietrze (dostarczającym próżnie).

Natomiast cała zależność wygląda tak:

Tak więc widać, że parametrem na jaki mamy największy wpływ jest odległość, czyli sposób rozmieszczenia rurek rozpływowych. Możemy jeszcze regulować przepuszczalnością, układając inne, lub kolejne warstwy medium. Reszta czynników jak lepkość żywicy (możemy wpuścić tylko jedną), różnica ciśnień (więcej niż jedną atmosferę nie wyciągniemy bez autoklawu – który nie jest stosowany w infuzji, tylko w worku próżniowym), jest stała i pomijalna w trakcie projektowania rozpływów.

Wyróżnić można dwa podstawowe układy rozmieszczenia mediów: równoległy (krzyżowy) i szeregowy (oczkowy). Można oczywiście łączyć te układy wykorzystując ich zalety, ale to zależy już od konkretnego przypadku. Założenia i uproszczenia jakie możemy przyjąć w pierwszej fazie projektowania to:

• rurki spiralne rozprowadzające żywice mają nieskończenie wielką przepuszczalność w stosunku do medium rozpływowego – dostarczają cały czas wystarczająca ilość żywicy niezależnie od zasilanego pola powierzchni.
• rurki napełniają się błyskawicznie zanim jeszcze medium zacznie rozprowadzać żywice – wszędzie start w tym samym momencie.
• ułożenie zbrojenia (poziomo, czy pionowo, zasysanie w górę, czy w dół) nie ma znaczenia.
• odsysanie w każdym punkcie kołnierza ma jednakową siłę.
• wszędzie jednakowa warstwa zbrojenia (brak zakładek).

Z takimi oto drobnymi przekłamaniami możemy zacząć projektowanie pierwszego przybliżenia rozpływu. Wybieramy układ który będzie dla nas najlepszy. Równoległy wymaga najmniejszej obsługi w trakcie podawania żywicy, ale potrzebna jest większa wprawa w układaniu. Szeregowy jest prostszy w projektowaniu, ale trzeba w odpowiednich momentach zmieniać punkty dostarczania żywicy. Po wyborze układu, ustalamy z wcześniej przeprowadzonej próby, bezpieczna odległość na jaką żywica może spokojnie dopłynąć. Można przyjąć 2/3 maksymalnego dystansu, jak widać na wcześniejszym wykresie do tego punktu żywica jeszcze dostatecznie szybko dociera. Z tą wiedzą projektujemy układ tak, żeby zakryć całe pole powierzchni kołami o promieniu naszego maksymalnego dystansu.

Nie należy przejmować się, jeżeli znajdą się małe powierzchnie nie pokryte kołami (fioletowe pola), po to wartość promienia była przyjęta na 2/3 wartości maksymalnej aby te miejsca też zostały przesycone. Jednocześnie należy pamiętać, aby przy układzie równoległym (krzyżowym) nie tworzyć odgałęzień schodzących się do środka. Spowoduje to zamknięcie suchych powierzchni, które zostaną uwięzione (jak je uratować napiszę w kolejnym artykule z tego cyklu). Odgałęzienia powinny rozchylać się, lub być do siebie równoległe.

Z tym pierwszym uproszczeniem możemy przystąpić do kolejnego etapu w który nanosimy korekty przybliżające proces do doskonałości. Tu już jest wymagana jakakolwiek wprawa, lub dobra wyobraźnia. Teraz biorąc pod uwagę wszystkie założenia i uproszczenia korygujemy układ. Punkt dostarczający żywicę można trochę przesunąć w kierunku przeciwnym do punktu odsysania. Rurki znajdujące się dalej od punktu zasilającego w żywicę delikatnie wydłużać. Główną magistrale zasilająca rurki rozpływowe dać trochę większą. W układzie szeregowym odstępy między miejscami gdzie dostarczana jest żywica, a kolejnymi obwodami lekko rozsunąć. Te przybliżenia w dużej mierze robione są „na oko”, stąd potrzebny jest pierwszy test nowego układu weryfikują nasz projekt. Wszystkie spostrzeżenia należy skrupulatnie zanotować i wprowadzić jako korekty w kolejnych procesach.

Różne modele układania rurek rozpływowych maja swoje wady i zalety takie jak np.

 Jak widać cały proces nie jest magicznie skomplikowany, lecz możliwy do przewidzenia, a co za tym idzie wykonalne jest samodzielne jego zaprojektowanie. Otwiera nam to drogę do wdrożenia infuzji i skorzystanie z jej niewątpliwie licznych zalet. Powodzenia!

 —

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Jak więc wygląda ta infuzja żywicy? No to po kolei, będzie potrzebna, po pierwsze, sprawna instalacja podciśnieniowa, rezerwuar na żywice (zbiornik pośredni) zabezpieczający instalacje przed dostaniem się do niej żywicy i przewody podciśnieniowe. Rezerwuar to nic innego jak zbiornik ciśnieniowy (nie musi być przesadnie solidny – różnica ciśnień przy próżni to tylko 1 atmosfera), który łączy instalacje podciśnienia z membraną foliową pod którą wciągana jest żywica. Złącza w zbiorniku powinny znajdować się na jego górze, tak aby w wypadku zassania żywicy z worka, wpadła ona do naczynia znajdującego się w komorze i nie przedostała się do instalacji. Zbiornik jest pewnego rodzaju pułapką na żywice, stąd jego angielskojęzyczny termin „resin trap”. Po drugie materiały, część znamy już z worka próżniowego, ale powiedzmy o wszystkich. Potrzebujemy kleju w sprayu, tkaniny delaminacyjnej (peel ply), rurek spiralnych, złączy do rurek, wlewów, taśmy dwustronnej, medium rozprowadzającego żywice, taśmy uszczelniającej i worka.

Mamy już niezbędne materiały, więc możemy przystępować do pracy. Pierwszy etap jest analogiczny jak w laminowaniu ręcznym z tą różnicą, że zamiast żywicy używamy kleju w sprayu. Na sucho, minimalną ilością kleju, tak żeby tylko unieruchomić i wstępnie docisnąć, dokładnie przyklejamy zbrojenia do formy. Dużą uwagę należy zwrócić na pierwszą warstwę zbrojenia, decyduje ona o jakości uzyskanej powierzchni. Oczywiście w przypadku gdy stosujemy żelkot, najpierw go nakładamy. Przy żelkocie nie należy przesadzać z dociskaniem zbrojeń w trakcie układania, bo można go odspoić od formy. Kiedy już ułożyliśmy zbrojenie, przystępujemy do czynności umożliwiających przesycenie żywicy zbrojenia. Najpierw opiszę krok po kroku „klasyczną” metodę infuzji, a później jej uproszczenie.

Pierwszą warstwą układaną na zbrojenie jest tkanina delaminacyjna przyklejana na klej w sprayu, następnie siateczka rozprowadzająca żywicę, czyli medium. Są różne rodzaje siatek o zróżnicowanych parametrach rozpływu, w zależności od kierunku ich ułożenia, ale o tym będzie więcej w kolejnym artykule o sposobach układania mediów rozpływowych i samych rozpływach żywicy. Na siateczkę układamy rurki spiralne, lub przewody rozpływowe i wlew do podania żywicy. Dobrze jest całość przykryć jeszcze raz tkaniną peel ply dla ochrony worka przed przebiciem go, od często ostrych krawędzi siateczki, czy rurek. Przy grubszych workach jest to zbędne. Po ułożeniu instalacji „zasilania” w żywicę, należy ułożyć instalacje odsysającą powietrze i jednocześnie zasysającą żywicę. Zazwyczaj układa się ją na dodatkowym kołnierzu formy otaczając całość, tak aby rurka była pomiędzy taśmą uszczelniającą, a zbrojeniem. Wtedy ewentualne przecieki z uszczelnienia worka nie będą przedostawać się do zbrojenia. Całość przykrywamy workiem i uszczelniamy, podłączamy instalacje po przez zbiornik pośredni i testujemy szczelność do momentu likwidacji wszystkich przecieków.

Po uszczelnieniu podłączamy zaciśnięty, lub z zamkniętym zaworkiem wężyk, którym będziemy podawać żywicę pod worek i możemy przystąpić do mieszania odpowiedniej ilości żywicy. Tu trzeba zaznaczyć, że żywica musi być dedykowana do infuzji, lub przynajmniej do rtm’u, musi mieć małą lepkość, a jej konsystencja powinna przypominać wodę, bo inaczej będzie problem z pełnym przesyceniem zbrojeń. O metodach ratowania procesu przy nie przesyceniu całości, lub zamknięciach suchych powierzchni napiszę innym razem. Po przygotowaniu żywicy patrzymy na zegarek, żeby wiedzieć ile czasu nam zostanie przy ewentualnych wpadkach, co na początku może się zdarzyć, i wpuszczamy żywicę do obiegu. Należy monitorować poziom żywicy, tak aby zawczasu, w razie potrzeby, domieszać kolejną porcje, lub zamknąć dopływ nie pozwalając dostać się żadnym pęcherzykom powietrza pod worek. Tak jak przy worku, przez cały okres utwardzania żywicy utrzymujemy jednakowy poziom podciśnienia, a w przypadku infuzji tyle, ile wyciąga instalacja. Im większe podciśnienie tym lepiej sprasowane zbrojenie, szybszy rozpływ i mniej zużytej żywicy.

Uproszczeniem, odmianą infuzji jest metoda w której stosujemy materiał przekładkowy będący jednocześnie medium rozprowadzającym żywicę. Pozbywamy się wtedy tkaniny delaminacyjnej (pozostają jedynie wąskie paski pod i na rurkach spiralnych) i siateczki rozprowadzającej. Metoda staje się tańsza, bo nie zużywamy dodatkowych materiałów, mniej generujemy odpadów, a i uzyskujemy zwiększenie sztywności kompozytu, przy mniejszej masie, dzięki podwójnej roli przekładki – dwa w jednym.

Dla jeszcze większych oszczędności na materiałach i odpadach można zainwestować w specjalnie przygotowane membrany silikonowe nakładane na przygotowane wcześniej na formie media rozpływowe i odsysające, łączące wszystko w całość. Jest to pewnego rodzaju uproszczony lekki rtm z elastyczną, silikonową membraną. Worki takie można wykonać samodzielnie metodą ręczną, lub natryskową.

Podsumowując technika resin infusion jest wymagającą wprawy i minimum doświadczenia technologią, ale za to posiadającą wiele zalet takich chociażby jak:

• redukcja masy laminatu,
• integralność i jednorodność laminatu – powtarzalność parametrów,
• zwiększenie udziału zbrojenia w całkowitej masie kompozytu (do 90%) – większa wytrzymałość,
• zredukowanie do minimum kontaktu z żywicą, zminimalizowana emisja,
• obniżenie kosztów,
• wykonanie wielu warstw w jednym procesie laminowania niezależnie od gabarytów wyrobu.

Wady:

• konieczność przeszkolenia personelu,
• odpowiednie formy, lub ich dostosowanie – dodatkowe kołnierze na obrzeżach,
• konieczność zamontowania instalacji podciśnieniowej.

Zapraszam do doświadczenia na własnej skórze zalet tej technologii. Wbrew pozorom po przeprowadzeniu paru prób, każdy jest w stanie poradzić sobie z nią i z sukcesem wdrożyć. W kolejnych artykułach będę podawał więcej szczegółów dotyczących tej metody, a jest ich całe mnóstwo, co na pewno ułatwi i zaoszczędzi wielu eksperymentów osobom chcących ją stosować. Pozdrawiam i powodzenia!

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Jest to jedna z prostszych metod uzyskiwania najróżniejszych kompozytów, będąca pomostem pomiędzy klasyczną techniką laminowania ręcznego, a chociażby infuzją żywicy (resin infusion), czy lekkim RTM itp. Nie jest ona od razu dużym skokiem technologicznym, a i w pierwszej części technologia wytwarzania kompozytu pozostaje bardzo podobna, przez co znana personelowi, co ułatwia jej wdrożenie. Zatem jest do znakomita technologia przejściowa do bardziej zaawansowanych, wydajniejszych technologii. Nie zmienia to faktu, że sama w sobie jest bardzo dobrą i niezastąpioną techniką w niektórych aplikacjach – chociażby w budowie masztów węglowych z pre-pregów.

Na czym polega metoda worka próżniowego? Ano na przykryciu i uszczelnieniu dopiero co ułożonego na mokro laminatu i odessaniu z przestrzeni między laminatem a workiem powietrza, sprasowaniu kompozytu i odsączenia nadmiaru żywicy. Tak to wygląda w skrócie. Cały proces jest trochę bardziej skomplikowany, lecz nie trudny.

Co nam będzie potrzebne? Po pierwsze instalacja podciśnieniowa, na początek starczy prosta pompa, regulator podciśnienia, wakuometr (manometr do podciśnienia) i trochę przewodów podciśnieniowych. Po drugie materiały do worka, czyli delaminaż (peel ply), cienka folia perforowana, gruba mata odsączająca, folia do vacuum i taśma uszczelniająca (butylowa). To tyle na początek.

Pierwszy etap produkcji jak już wspomniałem jest prawie identyczny jak przy laminowaniu ręcznym. Zbrojenie na mokro układa się na formie. Pamiętać trzeba, aby pierwsza warstwa zbrojenia była bardzo dobrze przesycona, kolejnie już nie muszą być tak dokładnie przesycane i mogą być układane na półsucho. Prasujący worek przesyci je dokładnie. Można też lekko udoskonalić proces i zamiast suchych zbrojeń przesycanych żywicą zastosować pre-pregi. Na tak przygotowany laminat układamy, w zależności od powierzchni jaką chcemy uzyskać, tkaninę delaminacyjną (lekko chropowata powierzchnia – znakomita do klejenia), lub od razu cienką folie perforowaną (gładka powierzchnia). Przy bardziej skomplikowanych kształtach polecam stosowanie delaminażu, który należy podobnie jak zbrojenie bardzo staranie ułożyć na laminacie, tak aby po sprasowaniu dobrze przylegała do laminatu. Folia perforowana służy za pewnego rodzaju barierę ułatwiającą rozformowania i ograniczającą przepływ żywicy do maty odsączającej. Kolejnym etapem jest ułożenie maty odsączającej, w zależności od grubości laminatu (ilości żywicy w nim) dajemy kila warstw maty, zapobiegnie to pełnemu jej przesyceniu. Maty ponadto służą za medium do rozprowadzenia próżni pod workiem, w pełni przesycone tracą tą właściwość i laminat zostaje pozbawiony docisku. W miarę praktyki ilość żywicy w zbrojeniu będzie optymalna i ilość mat zostanie ograniczona do jednej. Na początku zalecam przynajmniej trzy warstwy, tak aby nie zepsuć wyrobu. Przy rurce odprowadzającej powietrze należy ułożyć kilka warstw maty, tak aby do przewodu podciśnieniowego nie dostała się żywica.

Na tak przygotowany laminat zakładamy worek o około 30% większej powierzchni niż forma. W zależności od kształtu i wielkości przyszłego wyrobu można wsadzić całą formę do rękawa foliowego uszczelnionego na końcach, lub korzystając z dodatkowego kołnierza na formie (10 – 15 cm naddatku na obrzeżach) nałożyć folie na naklejoną taśmę uszczelniającą. Rękawy foliowe stosuje się przykładowo przy produkcji desek windsurfingowych, gdzie laminat jest układany na rdzeniu styropianowym i całość zamykana jest w worku. O ile umieszczenie całości w worku nie jest wielką filozofią to nałożenie membrany foliowej na formę i uszczelnienie na kołnierzu wymaga więcej uwagi. Należy pamiętać o naddatkach i załamaniach foli w okolicach wybrzuszeń i wklęsłości formy, tak aby folia swobodnie (bez naciągania jej) mogła tam przylegać. Ten element wymaga dużej staranności i odrobinę wprawy, którą nabywa się dość szybko. Należy pamiętać o umieszczeniu zaworu w worku, podstawki do podłączenia przewodu pod workiem, lub bezpośrednio umieścić przewód pod folią uszczelniając go na załamaniu worka taśmą butylową tak aby można było odessać powietrze spod worka. W zależności od aplikacji zastosować można najbardziej nam odpowiadający sposób (przy wielokrotnym wykorzystaniu tego samego worka najlepsza jest pierwsza metoda – zawór).

Po ułożeniu worka, włączamy naszą instalacje podciśnieniową i odsysamy powietrze, uszczelniając drobne przecieki na krawędziach worka. Czynność uszczelniania kontynuujemy do czasu usunięcia wszystkich, nawet najdrobniejszych przecieków. Sprawdzamy to poprzez odłączanie instalacji i obserwacje wakuometru, czy poziom podciśnienia jest stały (najkrótszy test powinien trwać przynajmniej przez 5 min.), w między czasie można nasłuchiwać przecieków. Poziom utrzymywanego podciśnienia jest zależny do wyrobu, zastosowanych przekładek, rdzeni i parametrów docelowego laminatu. Przy rdzeniach styropianowych nie powinno się przekraczać 0,8 Bara, przy zastosowaniu żelkotów też nie należy przesadzać z próżnią, bo zbrojenie odciśnie się na żelkocie, natomiast przy zastosowaniu pre-pregów daje się maksymalne podciśnienie jakie można uzyskać, a całość wsadza się jeszcze do autoklawu ciśnieniowego do którego wtłacza się powietrze pod ciśnieniem i dodatkowo jeszcze wygrzewa laminat. Podciśnienie zależy od specyfiki produktu i stosuje się tak duże jakie jest w danym przypadku możliwe, im większe tym lepsze właściwości kompozytu się uzyskuje.

Podciśnienie musi być stałe przez cały proces utwardzanie żywicy, lekkie zmiany mogą spowodować niejednorodność kompozytu. Są dwie szkoły, albo cały czas trzymamy worek podpięty pod układ próżniowy, albo zaciskamy (uszczelniamy) przewód ciśnieniowy i odłączamy układ. Pierwszy sposób jest o tyle bezpieczniejszy, że w wypadku pojawienia się mikro nieszczelności podciśnienie będzie utrzymane na tym samy poziomie. W drugim przypadku zjedzie całkowicie i zepsuje wyrób. Po pełnym utwardzeniu można odłączyć instalacje, zdjąć worek i zerwać tkaninę osączającą z tkanina delaminacyjną odsłaniając nasz wysokiej jakości kompozyt.

Podsumowując metodę worka próżniowego możemy stosować zmiennie z metodą laminowania ręcznego tam gdzie zależy nam na wysokiej jakości uzyskiwanego kompozytu.

Zalety tej metody to:

• zredukowanie masy gotowego wyrobu,
• zwiększenie udziału zbrojenia w całkowitej masie kompozytu (powyżej 60%),
• jednorodność kompozytu,
• brak uwięzionych pęcherzyków powietrza,
• powtarzalność wyrobów.

Natomiast wady:

• dodatkowe czynności technologiczne,
• wyszkolenie personelu,
• odpady po procesie laminowania,
• instalacja podciśnieniowa.

Remedium na część wad techniki vacuum bagging jest infuzja żywicy (resin infusion) mająca jeszcze kilka dodatkowych zalet, ale to dopiero w kolejnym artykule.

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Do sedna! Po pierwsze, jest nam potrzeby model (kopyto), który posłuży za wzór na którym wykonamy formę. Przygotowanie modelu jest bardzo ważnym aspektem i niemożna go zaniedbać, bo może zemścić się to na końcu pracy. Model musi być gładki i nie może mieć żadnych por do których mógłby przykleić się silikon. Porowate materiały takie jak przykładowo gips należy pokryć szpachlą natryskową, lakierem, lub wcieranym roztopionym woskiem, tak aby powierzchnia była gładka i świecąca. Następnie na taką powierzchnie nakładamy separator, może być to wosk, wazelina, szare mydło, a najlepiej jak będzie to silikon w sprayu do kondycjonowania form silikonowych. Przygotowany model musi być czysty i wolny od kurzu, ponieważ najmniejsze zabrudzenia zostaną odwzorowane w silikonie.

Teraz możemy przystąpić do budowy formy. Przy skomplikowanych kształtach mieszamy małe porcje silikonu i nakładamy kawałek po kawałku, małym pędzelkiem. Pierwszą warstwę silikonu nakładamy bardzo staranie, pamiętając o wszystkich zakamarkach tak żeby nie uwięzić żadnych pęcherzyków powietrza miedzy silikonem, a modelem. Porcje silikonu dla pewności można odpowietrzyć w komorze próżniowej, ale przy nakładaniu pędzlem nie jest to aż tak niezbędne, jak przy formach lanych. Po utwardzeniu pierwszej skórki silikonu, nakładamy kolejną wygładzając wszystkie wgłębienia i mniejsze „zamki”, tak aby zalaną formę można było łatwo wyjąć z podtrzymującego ją szkieletu. W ostatniej warstwie można zatopić zbrojenie, zapobieganie rozerwaniu silikonu w czasie rozformowań. Może być to cieniutka siateczka, tkanina szklana. Cała warstwa silikonowa powinna mieć ok. 10 mm i mieć w miarę gładkie lico.

Kolejnym krokiem jest zrobienie szkieletu podtrzymującego silikon. Ma on zapewnić sztywność skórce silikonowej, która odwzorowuje fakturę, kształt drobnych elementów i łatwo się rozformowuje. Zasada budowy szkieletu jest podobna jak przy budowie form kompozytowych, forma musie się rozformowywać. Nie można w niej być żadnych ujemnych kątów – „zamków”. W razie konieczności można dzielić szkielet, tak jak w tym przypadku zostało zrobione. Szkielet można zrobić z laminatu, lub odlać z gipsu. Laminat jest nieco lżejszą i trwalszą wersją, dlatego też na niego tu się zdecydowaliśmy, co nie oznacza, że gips by się nie sprawdził.

Po rozformowaniu szkieletu i oddzieleniu silikonu od modelu, składamy szkielet umieszczamy w nim skórkę silikonową i zabezpieczamy ją przed przywieraniem masy odlewniczej. Najlepiej tym samym środkiem silikonowym w sprayu do kondycjonowania form co był polecany do zabezpieczenia modelu. Tak przygotowaną formę można już spokojnie zalewać i wyciągać z niej nasze, samodzielnie wykonane odlewy. Powodzenia!

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Niestety tylko czas pokarze, czy nowa metoda znajdzie szersze zastosowanie i stanie się standardem postępowania z niechcianymi kompozytami.

Więcej informacji na stronie źródłowej:

http://www.gizmag.com/recycling-composite-boat-parts/18877/

Pierwszym etapem jest przygotowanie projektu naszej konstrukcji. Jako, że to my jesteśmy konstruktorami, mamy pełną swobodę i dowolność w projektowaniu i wyborze metody konstrukcji. Możemy sami zaprojektować nasza wymarzoną łódź, lub skorzystać z wielu gotowych dostępnych projektów, jak i połączyć te dwie metody, a mianowicie zmodyfikować gotowca tak, żeby odpowiadał naszym potrzebą, co na początek polecam. Projekt możemy przygotować w dowolnej formie, jednak na potrzeby tego artykułu skupię się na formie elektronicznej. Wybór oprogramowania jest naszą indywidualną sprawą. Ja osobiście używam programu Rhinoceros 3D, ze względu na łatwość współpracy z nim jak i niską cenę w stosunku do konkurencyjnego oprogramowania. Na początku można zlecić wykonanie projektu.

Kolejnym etapem jest przygotowanie rdzenia. Najtańszym materiałem jest zwykły styropian stosowany do ociepleń. Można stosować inne równie łatwo obrabialne i lekkie materiały, chociażby takie jak styrodur, który daje lepszą powierzchnie i jest nieco twardszy. Istnieje możliwość zakupienia całego nie pociętego bloku styropianu, ale dobrze poklejone (klej poliuretanowy do styropianu – do pistoletu) pojedyncze płyty również spełnią swoje zadanie. Tak przygotowany blok należy poddać obróbce, aby zaczął przypominać naszą łódź. Metod i tu bez liku. Od najzwyczajniejszej w świeci obróbki ręcznej, po przez cięcie podgrzanym drutem oporowym (przy dużych płaskich płaszczyznach), aż do obróbki CNC, co daje najlepsze rezultaty. Tutaj przykład frezowania rdzenia na dużej pięcioosiowej obrabiarce.

Po przygotowaniu rdzenia, przychodzi kolej na laminowanie. Do laminowania zalecam żywicę epoksydową, poliester nie nadaje się ze względu na zawartość styrenu, będzie topił rdzeń. Ja stosuje żywice serii LG czeskiej firmy GRM Systems, są one praktycznie bez wonne i nie emitują toksycznych oparów, poza tym żywica jest całkowicie przezroczysta (przydatne przy stosowaniu zbrojeń węglowych). Dobrze jest przed nałożeniem zbrojenia zagruntować styropian samą żywicą, lub z dodatkiem niewielkiej ilości wypełniacza ze środkiem tiksotropowym (np. mikrobalon z aerosilem). Pozamyka to pory styropianu, który nie będzie „odsysać” żywicy ze zbrojenia. Po wyschnięciu dobrze jest całość lekko przeszlifować, dodanie mikrobalona szklanego (q-cell) do żywicy ułatwia późniejsze szlifowanie. Tak przygotowany rdzeń można już oblaminowywać. W zależności od miejsc i pożądanej przez nas odporności na przebicia stosujemy inne zbrojenia. Można stosować różnego typu tkaniny szklane tkane, lub szyte. Tkaniny szyte (rowingowe) dają większą wytrzymałość, ale trochę trudniej się układają. Dla zwiększenia sztywności laminatu można zastosować jakiegoś typu przekładkę (np. sheretex, coremat, …) między warstwy tkanin, zapobiega to „wybijaniu” się styropianu pod laminatem przy intensywnej i mało delikatnej eksploatacji łodzi, niestety zwiększa to nakład pracy przy wyprowadzaniu powierzchni gotowego kadłuba (większe nierówności). Dobrym pomysłem jest zastosowanie po laminowaniu ręcznym, dla lepszego zintegrowania kompozytu, worka próżniowego (vacuum bagging) na małym podciśnieniu, żeby nie zmiażdżyć rdzenia.

Dla tak przygotowanego i utwardzonego kadłuba pozostało już tylko zastosowanie paru kosmetycznych zabiegów, dla uzyskania pożądanego efektu końcowego. Należy całość wyszlifować, zaszpachlować żywicą z wypełniacze (mikrobalon nie dodaje zbędnego ciężaru) i jeszcze raz wyszlifować do równej gładkiej powierzchni. Nałożyć podkład epoksydowy i pomalować według naszego uznania.

Takim oto sposobem możesz samemu w miarę tanio, bez kosztownej formy, zbudować swoją wymarzoną łódź. Taka konstrukcja zapewnia dużą sztywność, lekkość, dobrą izolacje termiczną od wody (zintegrowana lodówka ) i przy odpowiedniej objętości rdzenia niezatapialność nawet po przedziurawieniu kadłuba i zalaniu całej kabiny. Nawet cieniutka warstwa oblaminowanego rdzenia styropianowego będzie sama unosić się na wodzie. Nie pozostaje mi nic innego jak zachęcić do realizacji swoich marzeń i zbudowania swojej pierwszej łodzi.

Powodzenia!

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Do wykonania formy potrzebować będziesz kopyto, czyli pozytywowy model finalnego wyrobu – zakładamy że taki już mamy (wykonanie modelu będzie tematem innego artykułu). Następnie pokrywasz powierzchnie kopyta separatorem, po to żeby forma mogła się swobodnie od niego odlepić (ja użyłem systemu Frekote). Na rynku jest mnóstwo produktów, których możesz użyć, np. Chemlease, czy Zywax.

Kiedy masz już wszystko przygotowane możesz przystąpić do budowy formy. Pierwszą nakładaną warstwą będzie żelkot narzędziowy, jest on twardszy od zwykłych żelkotów przez co trwałość takiego narzędzia będzie większa. Dobrze jest jak będziesz przygotowywał sobie małe porcje żelkotu (ok. 500g na osobę nakładającą) tak żeby nie zaczął on żelować w pojemniku i nie utwardził się przed położeniem. Dobrym nawykiem jest też przygotowanie mieszanki w osobnym pojemniku i porządne wymieszanie, a następnie przelanie do czystego naczynia i ponowne wymieszanie. Zapobiega to przed nałożeniem nie zmieszanych z utwardzaczem porcji żelkotu (szczególnie ważne przy żelkotach epoksydowych). Przed nałożeniem możesz mieszankę odpowietrzyć w komorze próżniowej, pozbędziesz się wtedy uwięzionych pęcherzyków powietrza. Nie jest to konieczne jeżeli masz dobrą technikę nakładania, jednak na początku nie zaszkodzi.

Kolejnym ważnym elementem jest pędzel, którym nakładasz żelkot, przynajmniej pierwszą warstwę. Musi być bardzo dobrej jakości i nie gubić włosia. Co do jego rodzaju, to spotkałem się z kilkom szkołami. Do gęstych żelkotów (lub jak jest zimno) możesz stosować krótkie włosie (przyciąć pędzel), będzie się wtedy łatwiej usuwać pęcherzyki z powierzchni formy, lub jak jest rzadki i ładnie się rozprowadza cienką warstwą, pędzel z długim włosiem, który będzie gładko rozprowadzał żelkot po powierzchni.

Najbezpieczniej jest nałożyć trzy warstwy żelkotu. Kolejną w momencie kiedy poprzednia jest „prawi sucha” (zrób test suchego palca – jeszcze nie utwardzony, ale już nie przywiera do palca). Dla wzmocnienia żelkotu dobrze jest na ostatnią warstwę nałożyć welon szklany (tj. drobniutka mata szklana o gramaturze ok. 30g/m2), lub posypać cieniutkim, ciętym rowingiem szklanym i przesączyć to żelkotem. Zabieg ten zwiąże żelkot, zapobiegnie powstawaniu tzw. pajączków i wzmocni połączenie między nim, a kolejnymi warstwami. Nie będzie sytuacji w których żelkot mógł się odspajać.

Po utwardzeniu żelkotu następną warstwą jest bariera z żywicy łączącej żelkot z żywicą zbrojeniową. Zabezpiecza ona i wzmacnia cienką warwę żelkotu. Tutaj nakładamy dwie warstwy maty szklanej 150g/m3 i dobrze przesycamy.

Ostania warstwa jest warstwą konstrukcyjną, która utrzymuje w całości formę. Jej grubość jest zależna do grubości gotowego wyrobu. Przyjmuje się, że forma powinna być dwa razy grubsza. Ważne jest aby stosować żywice bez skurczowe, żeby forma nam się nie pokrzywiła w miarę utwardzania. Kiedy w czasie nakładania zbrojenia żywica zacznie się grzać i żelować, należy przerwać proces nakładania i poczekać do pełnego jej utwardzenia. Dopiero wtedy możesz kontynuować nakładanie kolejnych warstw. Trzeba też przestrzegać rygorów technologicznych danej żywicy, np. minimalna ilość warstw nakładanych na mokro – jak będzie za mało, żywica może się nie utwardzić. Odnośnie zbrojenia jakie używać to już jest sprawa indywidualna, kto i jak lubi pracować. Można używać mat szklanych w gramaturach 300 – 600g/m2, jak i tkanin, które bardziej wzmocnią formę, ale za to trudniej je nakładać.

Dla zaoszczędzenia na kosztach i wadze formy, po jej utwardzeniu, można dodać przetłoczenia na formie, tak je rozmieszczając aby jak najbardziej usztywniły konstrukcje. Możesz je zrobić przyklejając np. klejem na ciepło przecięte wzdłuż osłony piankowe rur hydraulicznych, a następnie przylaminować je warstwą mat. Zamiast rur możesz zastosować wycięte szablony ze sklejki i też je przylaminować, tutaj możesz wykazać się swoją inwencją.

Dobrze jest też osadzić całą formę, jeżeli jest na dyle duża, na jakimś wózku transportowym, który możesz pospawać z profili stalowych i przymocować do formy. Na pewno ułatwi to pracę z nią.

Materiały użyte do budowy przykładowej formy to:

• żelkot narzędziowy: GT Green
• bariera: AME 6000 T 35
• żywica konstrukcyjna: AROPOL XO

Zaopatrzyć się w te materiały można np. w firmie Connector.

Teraz pozostaje tylko zakasać rękawy, rozformować całość, nałożyć rozdzielacz i brać się do wykonywania poszczególnych elementów na nowiutkiej samodzielnie wykonanej formie.

Powodzenia i przyjemniej pracy!

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.

Pomysł ten polega na wykonaniu rozbieralnego szablonu wnętrza danego podzespołu na którym „nawijamy” obudowę. Może brzmi to trochę tajemniczo, ale spokojnie za chwile wszystko stanie się jasne.

Najpierw wykonujesz rdzeń na którym będziesz owijał obudowę. Najlepszym materiałem na jego wykonanie jest stal nierdzewna, ewentualnie aluminium. Dzięki niej szablon Ci się szybko nie zdegeneruje, a co za tym idzie nie uwięźnie w wykonywanej obudowie. Jak już wcześniej wspomniałem szablon ten musi być rozbieralny, tzn. musi dać się wyjąć z utwardzonej obudowy. Trzeba go tak podzielić, aby było to wykonalne.

Kiedy masz już gotowy szablon trzeba pokryć go jakiegoś rodzaju rozdzielaczem. Popularne są woski do form, ale nie polecam tego rozwiązania. Wymaga wiele pracy i powłoka jest jednorazowa. Lepszym rozwiązaniem są semi-permanentne środki rozdzielcze (np. Frekote). Raz nakładasz i masz spokój na kilka rozformowań.

Jak rozdzielacz już przeschnie możesz zacząć owijanie. Do owijania wykorzystaj rowing, czyli wiązkę cienkich włókien, najczęściej szklanych. Czasami jeżeli detal ma mieć większą wytrzymałość możesz zastosować włókna węglowe (carbon), lub amidowe (kevlar). Szablon owijaj rowingiem przesycając go żywicą za pomocą pędzelka. Jeżeli masz do dyspozycji specjalny przyrządzik do nasączania rowingu, to warto go zastosować. Ja używam żywicy epoksydowej stosowanej w lotnictwie, ale spokojnie możesz dobrać sobie inną, która będzie spełniać Twoje wymagania.

Na początku owijanie może sprawiać Ci małe trudności, ale wraz z doświadczeniem, każdy następny korpus będzie wychodził lepiej. Jak się sam przekonasz czasami zdarzają się miejsca w których obojętnie jak będziesz się starał, trudno je owinąć. W tym przypadku możesz zastosować małe skrawki tkanin (najlepiej szyte), przykrywając trudne miejsca i owijając je. Dobrze jest też całą powierzchnie owinąć tkaniną, pozwala to na umieszczenie w taki sposób włókien jak przy używaniu jedynie rowingu nie byłbyś w stanie ułożyć.

Po utwardzeniu żywicy masz już bardzo wytrzymały korpus, ale z rdzeniem w środku, więc trochę bezużyteczny. Jest kilka sposobów na pozbycie się go. Jeżeli szablon wykonałeś precyzyjnie nie będzie z tym żadnego kłopotu. W zależności od konstrukcji można rdzeń wepchnąć lub wyciągnąć. Do wypchnięcia wystarczy zwyczajny młotek i jakaś tuleja, lub pręt. Natomiast, żeby wyjąć wystarczy wkręcić pręt gwintowany w rdzeń, nałożyć na niego tulejkę (lub wsadzić pomiędzy szczęki imadła) tak aby obudowa opierała się o nią, a po drugiej stronę dajesz dużą podkładkę na której jest łożysko wzdłużne i nakrętka, którą wysuwasz rdzeń. Jeżeli są duże opory możesz zmrozić całość, stal się wtedy trochę skurczy i cała operacja przebiegnie sprawniej.

W taki oto możesz zrobić swoją pierwszą kompozytową obudowę.

Zalety:

• większa wytrzymałość od stali;
• możliwość przestrzennego kształtowania wytrzymałości poszczególnych segmentów – różne włókna i sposób ich ułożenia;
• odporność na warunki zewnętrze (nie koroduje);
• niski ciężar, kilku krotnie lżejsze od klasycznych metalowych korpusów;
• możliwość samodzielnego wykonania;
• łatwa automatyzacja przy prostych kształtach;
• łatwość prototypowania;
• łatwa obróbka skrawaniem.

Wady:

• mało seryjna produkcja przy skomplikowanych kształtach;
• konieczność stosowania aktywatorów (Loctite) do wklejania metalowych podzespołów – niereaktywność kompozytu.

Podsumowując całość, spokojnie mogę stwierdzić, że metoda ta jest stosunkowo prosta i co najważniejsze umożliwia samodzielne wykonanie korpusu, czy obudowy własnego pomysłu.

Powodzenia!

—

Maciej P. Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.