Композитные материалы облегчают электрические мусоровозы, повышая эффективность и устойчивость

Институт Fraunhofer по материалам и лучевой технологии IWS Дрезден, вместе с пятью другими центральными немецкими исследовательскими институтами и компаниями недавно объединили усилия для проекта UTILITAS («Ультразлегкие структуры для коммерческих транспортных средств в муниципальных сервисных операциях»), который нацелен на устойчивые и стоимостно-эффективные решения, поддерживающие муниципалитеты в достижении их целей по защите климата с локально доступными ресурсами. Вместе компании планируют построить лучшие контейнеры для сбора, сделанные из легких металлов и волокнисто-усиленных композитных пластиков. Эти решения заменят тяжелые стальные надстройки классических мусоровозов альтернативой, которая будет на треть легче.

«Это новое поколение электромобилей тогда сможет перевозить столько же мусора за загрузку, как классический маленький мусоровоз,» — подчеркивает Аннет Клотцбах, возглавляющая группу технологии клеения и волокнисто-композитных технологий в Fraunhofer IWS Дрезден.

Однако всеобъемлющая цель проекта означает больше, чем просто строительство лучших мусоровозов. «Именно поэтому альянс разрабатывает не только контейнер, но и связанные практические производственные технологии,» — объясняет Клотцбах. «Важный момент здесь — убедиться, что новые контейнеры также могут быть построены прибыльно в малых сериях и быстро отремонтированы в локальных мастерских». Партнеры проекта, как говорится, полагаются на конструкции контейнеров из алюминиевых рам и панелей из стекловолокнисто-усиленного термопластика, и также тестируют различные методы соединения.

Одна из новых технологий соединения, разработанных в Fraunhofer IWS, «HeatPressCool-интегративная» (HPCi) дополнительно применяется. Лазер сначала шершавит алюминиевые компоненты, создавая желобки в металле, которые тоньше иглы и только около 200 микрометров глубины. Затем инструмент прижимает пластиковый компонент к алюминиевой стойке и кратковременно нагревает металл. В этом процессе термопластик плавится на алюминиевой поверхности, течет в лазерно-выправленные желобки и закрепляется там при охлаждении. Через несколько секунд алюминий и композитный пластик, как говорится, постоянно и прочно связаны.

В ходе разработки сотрудничества инженеры IWS также нацелены на определение долгосрочной долговечности соединенного легкого контейнера по сравнению с винтовыми или клеевыми решениями. По словам Fraunhofer IWS, контейнер должен выдерживать высокие нагрузки в ежедневном использовании, например, когда механика транспортного средства сжимает собранный мусор. В предыдущих экспериментах HPCi-соединенные контейнеры оказались особенно долговечными и гораздо легче ремонтировать, чем клеенные конструкции. Измерения показали, что HPCi соединения могут выдерживать растягивающие силы, эквивалентные давлению гидравлического манипулятора до 25 мегапаскаль.

Эксперты IWS убеждены, что новый процесс соединения не только подходит для конструкций контейнеров для мусора, но и для легких конструкций в авиации, железных дорогах, промышленных объектах или кораблях. Промышленные клиенты также намереваются использовать HPCi в производстве посудомоечных машин и других бытовых приборов. Тем временем, чтобы поддержать широкое практическое применение новой технологии соединения проекта, дрезденские исследователи говорят, что разработали компактные HPCi-пистолеты для соединения, которые не намного больше стандартной ручной дрели. Их можно модульно монтировать на роботов, например, чтобы быстро начать небольшое легкое производство. Поскольку этот новый инструмент так многообещающ, ученые Fraunhofer также намерены скоро создать компанию, которая будет серийно производить HPCi-пистолеты для соединения.

С текущим состоянием разработок компания добавляет, что первые электрические мусоровозы с новыми легкими контейнерами скоро очертят городской пейзаж многих крупных городов. «Прототипы контейнеров должны быть готовы к началу 2021 года,» — объявляет Клотцбах. «Мы ожидаем первые мусоровозы на дорогах в течение двух лет». Разработчики предвидят муниципальные компании в качестве основных клиентов.

Шесть партнеров участвуют в проекте UTILITAS: Fraunhofer IWS Дрезден, кафедра структурного легкого проектирования и обработки пластиков Технического университета Хемниц (Хемниц), Marko Pfaff & Co. Spezialfahrzeugbau GmbH (Бад Лаузик), Car systems Scheil GmbH & Co. KG, PROFIL Verbindungstechnik GmbH & Co. KG (Фридрихсдорф) и EBF Дрезден GmbH (Дрезден).