Армированный волокном пластик (FRP) в действии!

Пластик, армированный волокном (FRP) быстро набирает популярность на рынках, которые ищут альтернативу стали. По оценкам США, в 2017 году спрос достигнет 4,3 миллиарда фунтов, и это неудивительно, учитывая такой универсальный продукт. Многие отрасли, такие как аэрокосмическая, военная и строительная, широко используют стеклопластик из-за его прочности, легкого веса и устойчивости к элементам.

FRP бывает нескольких форм. Доступно множество различных армирующих волокон, включая стекло, углерод, базальт и арамид. Эти волокна можно ткать, сшивать или плести, чтобы обеспечить повышенную жесткость и способность к растяжению, в то время как смола связывает волокна. в твердую матрицу. Наполнители и добавки используются не только для снижения затрат на производство армированного волокном пластика, но и для уменьшения усадки и улучшения механических и физических свойств.

Как пластик, армированный волокном, противостоит стали? Эти композиты обладают многими превосходными структурными качествами, включая высокую прочность, усталостную износостойкость и высокую устойчивость к повышенным температурам, истиранию, коррозии и химическим веществам. Армирующие материалы также весят всего лишь на 1/3 меньше стали, а из-за их небольшого веса их легче транспортировать и обрабатывать во время строительства, что сокращает время проектирования. На самом деле FRP сохраняет такие же, а иногда и лучшие допуски и прочность материала, чем сталь или алюминий.

Вот три отрасли, в которых FRP имеют большое значение:

1. Строительная промышленность

В настоящее время FRP наиболее широко используется для надстройки мостов и настилов мостов . Самый первый мост из стеклопластика, построенный в США, был построен в Расселле, штат Канзас, в 1996 году. Рабочей бригаде потребовался всего один день, чтобы установить надстройку из-за легкого веса материала. В 2005 году исторический Бродвейский мост в Портленде, штат Орегон. (на фото справа) был отремонтирован, чтобы заменить стальную решетчатую решетку на твердую FRP, которая может обеспечить лучшее сцепление. во влажном состоянии и будет более устойчивым к коррозии, чем металл. FRP используется для усиления и усиления существующих балок и колонн зданий. FRP также широко используется для обеспечения безопасности, например, перил. Единственным недостатком использования полимеров, армированных волокном, кажется, более высокая начальная стоимость, хотя это компенсируется более низкой прогнозируемой стоимостью обслуживания и ремонта в течение всего жизненного цикла.

2. Автомобильная промышленность

FRP также все больше и больше появляется в автомобильной промышленности. Углеродные волокна когда-то использовались исключительно в гоночных автомобилях. но BMW представила i3, который представляет собой первую попытку массового производства автомобиля, сделанного в основном из углеродного волокна. Несмотря на то, что материал сделал автомобиль легче, что позволило ему двигаться быстрее, чем самый продаваемый электромобиль, легкий вес также делает автомобиль более экономичным и может снизить выбросы парниковых газов и другие выбросы, если тенденция к углеродному волокну наберет обороты. . Обратной стороной является (опять же) высокая стоимость, утилизация отходов - материал не может быть повторно использован из одной машины для сборки другой - и ремонт. Первоначальные затраты BMW на создание завода по производству армированного пластика, который мог бы обеспечить постоянные поставки этого материала, были огромными. Когда сталь подвергается ударам, она изгибается и деформируется, но углеродные волокна разрушаются. Это обеспечивает очень эффективный механизм рассеивания энергии, но когда материал ломается и волокна распадаются, это может привести к непредсказуемым результатам.

3. Аэрокосмическая промышленность

Производители самолетов также извлекают выгоду из этого материала. Boeing 787 в большей степени использует армированные волокном пластмассовые материалы в корпусе и основной конструкции, чем в предыдущих коммерческих самолетах, предлагая в среднем 20% -ную экономию веса по сравнению с более традиционными конструкциями из алюминия. Композитные материалы позволяют создавать более легкую и простую конструкцию, которая повышает эффективность самолета, снижает расход топлива и сокращает расходы на техническое обслуживание. Кроме того, уникальная цельная конструкция ствола из композитного материала 787 позволяет избежать продольных стыков обшивки, что снижает не только вес и сопротивление, но и значительно снижает объем необходимого обслуживания, поскольку отсутствуют дополнительные стыки, крепежи или стыковые пластины. P>

В целом армированные волокном полимеры действительно зарекомендовали себя благодаря высокому соотношению жесткости и веса, высокой прочности и устойчивости к коррозии, усталости и химическим воздействиям.

Есть ли у вас опыт работы с полимерными композитами, армированными волокном? Поделитесь, пожалуйста, в разделе комментариев ниже!

Ищете дополнительную информацию о FRP? Ознакомьтесь с нашим руководством по высокопрочным конструкционным пластмассам.