מה הם חומרים מרוכבים?

חומרים מרוכבים הם חומרים מהונדסים העשויים משני חומרים מרכיבים או יותר בעלי תכונות פיזיקליות ו/או כימיות שונות באופן משמעותי, שנשארים נפרדים ומובחנים ברמה מקרוסקופית בתוך המבנה המוגמר אך בשילוב הופכים לחומר מרוכב השונה מהחומרים המרכיבים אותם. המטרה בייצור חומר מרוכב היא להשיג מוצר עדיף על מרכיביו ומשלב את התכונות הרצויות של כל מרכיב. לדוגמה; חוזק, משקל נמוך או מחיר נמוך יותר עשויים להיות המניע מאחורי עיצוב וייצור של חומר מרוכב. סוגים גנריים של חומרים מרוכבים הם חומרים מרוכבים מחוזקים בחלקיקים, חומרים מרוכבים מחוזקים בסיבים, כולל קרמיקה-מטריקס / פולימר-מטריקס / מתכת-מטריקס / פחמן-פחמן / מרוכבים היברידיים, חומרים מרוכבים מבניים ולמינים וסנדוויץ' וננו-מרוכבים. טכניקות ייצור נפוצות הנפרסות בייצור חומרים מרוכבים הן: Pultrusion, תהליכי ייצור prepreg, מיקום סיבים מתקדם, סיפוף נימה, מיקום סיבים מותאם, תהליך הנחת ריסוס פיברגלס, ציוץ, תהליך לאנקסיד, Z-pinning. חומרים מרוכבים רבים מורכבים משני שלבים, המטריצה, שהיא רציפה ומקיפה את השלב השני; והפאזה המפוזרת אשר מוקפת במטריקס.

 

חומרים מרוכבים פופולריים בשימוש היום

פולימרים מחוזקים בסיבים, הידועים גם כ-FRPs כוללים עץ (המורכבים מסיבי תאית במטריצת ליגנין והמיצלולוז), פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן או CFRP, ופלסטיק מחוזק בזכוכית או GRP. אם מסווגים לפי מטריצה אז יש חומרים מרוכבים תרמופלסטיים, תרמופלסטיים סיבים קצרים, תרמופלסטיים סיבים ארוכים או תרמופלסטיים מחוזקים בסיבים ארוכים. ישנם מספר רב של חומרים מרוכבים טרמוסטים, אך מערכות מתקדמות משלבות בדרך כלל סיבי ארמיד וסיבי פחמן במטריצת שרף אפוקסי.

 

חומרים מרוכבים לזיכרון צורה הם חומרים מרוכבים בעלי ביצועים גבוהים, המנוסחים באמצעות חיזוק סיבים או בד ושרף פולימרי זיכרון צורה כמטריצה. מכיוון ששרף פולימרי זיכרון צורה משמש כמטריקס, לחומרים מרוכבים אלה יש יכולת לתמרן בקלות לתצורות שונות כאשר הם מחוממים מעל טמפרטורות ההפעלה שלהם ויפגינו חוזק וקשיחות גבוהים בטמפרטורות נמוכות יותר. ניתן גם לחמם מחדש ולעצב אותם שוב ושוב מבלי לאבד את תכונות החומר שלהם. חומרים מרוכבים אלה אידיאליים עבור יישומים כגון מבנים קלים, קשיחים וניתנים לפריסה; ייצור מהיר; וחיזוק דינמי.

​

חומרים מרוכבים יכולים גם להשתמש בסיבי מתכת לחיזוק מתכות אחרות, כמו בחומרי מתכת מרוכבים (MMC). מגנזיום משמש לעתים קרובות ב-MMCs מכיוון שיש לו תכונות מכניות דומות לאפוקסי. היתרון של מגנזיום הוא שהוא אינו מתכלה בחלל החיצון. חומרים מרוכבים של מטריקס קרמיים כוללים עצם (הידרוקסיאפטיט מחוזק בסיבי קולגן), Cermet (קרמיקה ומתכת) ובטון. חומרים מרוכבים של מטריקס קרמיים בנויים בעיקר עבור קשיחות, לא עבור חוזק. חומרים מרוכבים מטריצה אורגנית של קרמיקה כוללים בטון אספלט, אספלט מסטיק, היברידית רולר מסטיק, קומפוזיט דנטלי, אם הפנינה וקצף תחבירי. סוג מיוחד של שריון מורכב, הנקרא שריון Chobham משמש ביישומים צבאיים.

​

בנוסף, חומרים מרוכבים תרמופלסטיים יכולים להיות מנוסחים עם אבקות מתכת ספציפיות וכתוצאה מכך חומרים עם טווח צפיפות בין 2 גרם/ס"מ³ ל-11 גרם\ס"מ³. השם הנפוץ ביותר לסוג זה של חומר בצפיפות גבוהה הוא High Gravity Compound (HGC), אם כי נעשה שימוש גם בהחלפת עופרת. ניתן להשתמש בחומרים אלה במקום חומרים מסורתיים כגון אלומיניום, נירוסטה, פליז, ברונזה, נחושת, עופרת ואפילו טונגסטן בשקלול, איזון (לדוגמה, שינוי מרכז הכובד של מחבט טניס), יישומי מיגון קרינה , שיכוך רעידות. חומרים מרוכבים בצפיפות גבוהה הם אופציה משתלמת מבחינה כלכלית כאשר חומרים מסוימים נחשבים מסוכנים והם אסורים (כגון עופרת) או כאשר עלויות פעולות משניות (כגון עיבוד שבבי, גימור או ציפוי) מהוות גורם.

​

עץ מהונדס כולל מוצרים שונים כגון דיקט, לוח גדילים מכוון, מרוכב עץ פלסטיק (סיבי עץ ממוחזר במטריקס פוליאתילן), נייר או טקסטיל ספוג פלסטיק או למינציה, ארבוריט, פורמייקה ומיקרטה. חומרים מרוכבים למינציה מהונדסים אחרים, כגון Mallite, משתמשים בליבה מרכזית של עץ בלסה קצה, המחוברת לעור פני השטח של סגסוגת קלה או GRP. אלה מייצרים חומרים בעלי משקל נמוך אך קשיח מאוד.

​

דוגמאות יישום של חומרים מרוכבים

למרות העלות הגבוהה, חומרים מרוכבים צברו פופולריות במוצרים בעלי ביצועים גבוהים שצריכים להיות קלים, אך חזקים מספיק כדי לעמוד בתנאי טעינה קשים. דוגמאות ליישום הן רכיבי תעופה וחלל (זנבות, כנפיים, גופי גוף, מדחפים), רכבי שיגור וחלליות, גופי סירה וגולגולת, שלדות אופניים, מצעים לפאנלים סולאריים, רהיטים, מרכבי מכוניות מירוץ, חכות, מיכלי אחסון, מוצרי ספורט כגון מחבטי טניס. ומחבטי בייסבול. חומרים מרוכבים הופכים יותר ויותר פופולריים גם בכירורגיה אורטופדית.

 

השירותים שלנו בתחום המרוכבים

• עיצוב ופיתוח מרוכבים

• עיצוב ופיתוח ערכות מרוכבות

• הנדסת חומרים מרוכבים

• פיתוח תהליכים לייצור חומרים מרוכבים

• עיצוב ופיתוח כלי עבודה ותמיכה

• תמיכה בחומרים וציוד

• בדיקות ו-QC של חומרים מרוכבים

• תעודה

• הפקת נתונים עצמאית ומוסמכת להגשות חומרים בתעשייה

• הנדסה לאחור של חומרים מרוכבים

• ניתוח כשל וגורם שורש

• תמיכה בליטיגציה

• הדרכה

 

שירותי עיצוב

מהנדסי העיצוב שלנו משתמשים במגוון טכניקות עיצוב סטנדרטיות בתעשייה, החל מסקיצות ידניות ועד לעיבוד תלת-ממדי מציאותי שלם כדי להעביר מושגי עיצוב מורכבים ללקוחותינו. המכסים כל היבט של עיצוב, אנו מציעים: עיצוב קונספטואלי, שרטוט, עיבוד, דיגיטציה ושירותי אופטימיזציה עבור יישומים הבנויים מחומרים מרוכבים. אנו משתמשים בתוכנות הדו-ממד והתלת-ממד המתקדמות ביותר כדי לענות על צרכי הלקוחות שלנו. חומרים מרוכבים מציעים גישות חדשות להנדסת מבנים. הנדסה חכמה ויעילה יכולה להגדיל באופן דרמטי את הערך שמביאים חומרים מרוכבים לפיתוח המוצר. יש לנו מומחיות בתעשיות מגוונות ומבינים את דרישות הביצועים של מוצרים מרוכבים, בין אם מדובר בביצועים מבניים, תרמיים, אש או קוסמטיים. אנו מספקים מערך שלם של שירותי הנדסה כולל ניתוח מבנים, תרמיים ותהליכים עבור מבנים מרוכבים המבוססים על גיאומטריה שסופקו על ידי לקוחותינו או שנוצרו על ידינו. אנו מסוגלים להציע עיצובים המאזנים בין יעילות מבנית לבין קלות ייצור. המהנדסים שלנו משתמשים בכלים המתקדמים ביותר לניתוח כולל 3D CAD, ניתוח מרוכבים, ניתוח אלמנטים סופיים, הדמיית זרימה ותוכנה קניינית. יש לנו מהנדסים מרקעים שונים המשלימים אחד את עבודתו של זה כמו מהנדסי תכנון מכני, מומחי חומרים, מעצבים תעשייתיים. זה מאפשר לנו לבצע פרויקט מאתגר ולעבוד על כל שלביו ברמה ובמגבלה שהציבו לקוחותינו.

 

סיוע בייצור

העיצוב הוא רק שלב אחד בתהליך הוצאת המוצרים לשוק. יש לנצל ייצור יעיל כדי לשמור על יתרון תחרותי. אנו מנהלים פרויקטים ומשאבים, מפתחים אסטרטגיית ייצור, דרישות חומר, הוראות עבודה והגדרת מפעל לצרכים הספציפיים של לקוחותינו. עם הניסיון שלנו בייצור מרוכבים ב-AGS-TECH Inc. (http://www.agstech.net) אנו יכולים להבטיח פתרונות ייצור מעשיים. תמיכת התהליכים שלנו כוללת פיתוח, הדרכה ויישום של תהליכי ייצור מרוכבים עבור חלקים מרוכבים ספציפיים או קו ייצור שלם או מפעל המבוססים על שיטות ייצור מרוכבים, כגון יציקת מגע, עירוי ואקום ו-RTM-light.

פיתוח ערכה

אפשרות מעשית עבור חלק מהלקוחות היא פיתוח ערכות. ערכת מרוכבים מורכבת מחלקים חתוכים מראש המעוצבים לפי הצורך ולאחר מכן ממוספרים כך שיתאימו בדיוק למקומות המיועדים להם בתבנית. הערכה יכולה להיות מורכבת מהכל, החל מגיליונות ועד צורות תלת מימדיות שנעשו עם ניתוב CNC. אנו מעצבים ערכות על סמך דרישות הלקוח למשקל, עלות ואיכות, כמו גם גיאומטריה, תהליך ייצור ורצף lay-up. על ידי ביטול העיצוב והחיתוך באתר של יריעות שטוחות, ערכות מוכנות יכולות להפחית את זמני הייצור ולחסוך בעבודה ובעלות החומרים. הרכבה קלה והתאמה מדויקת מאפשרים לך להשיג איכות גבוהה באופן עקבי בזמן קצר יותר. אנו מיישמים תהליך ערכה מוגדר היטב המאפשר לנו לספק הצעות תחרותיות, שירות וזמני אספקה מהירים עבור אבות טיפוס והרצות ייצור. אתם מגדירים אילו חלקים ברצף תנהלו ואילו חלקים ינוהלו על ידינו ואנו מעצבים ומפתחים את הערכה שלכם בהתאם. ערכות של חומרים מרוכבים מספקים את היתרונות הבאים:

• מקצרים את זמן הנחת הליבה בתבנית

• שיפור משקל (ירידה במשקל), עלות ואיכות ביצועים

• משפר את איכות פני השטח

• ממזער טיפול בפסולת

• מפחית את מלאי החומרים

 

בדיקות ו-QC של חומרים מרוכבים

למרבה הצער, תכונות החומר המרוכב אינן זמינות בקלות במדריך. בניגוד לחומרים אחרים, תכונות החומר של חומרים מרוכבים מתפתחות עם בניית החלק ותלויות בתהליך הייצור. למהנדסים שלנו יש מסד נתונים נרחב של תכונות חומרים מרוכבים וחומרים חדשים נבדקים ומתווספים ברציפות למסד הנתונים. זה מאפשר לנו להבין את מצבי הביצועים והכשל של חומרים מרוכבים ובכך לשפר את הביצועים של מוצרים ולחסוך זמן ולהפחית עלויות. היכולות שלנו כוללות בדיקות אנליטיות, מכניות, פיזיות, חשמליות, כימיות, אופטיות, פליטות, ביצועי מחסומים, אש, תהליכים, בדיקות תרמיות ואקוסטיות לחומרים ומערכות מרוכבים לפי שיטות בדיקה סטנדרטיות, כגון ISO ו-ASTM. חלק מהמאפיינים שאנו בודקים הם:

• מתח מתיחה

• לחץ דחיסה

• מבחני מתח גזירה

• גזירת חיק

• מקדם פואסון

• מבחן כפיפה

• קשיחות שבר

• קשיות

• עמידות בפני פיצוח

• עמידות בפני נזקים

• ריפוי

• התנגדות להבה

• עמיד לחום

• מגבלת טמפרטורה

• בדיקות תרמיות (כגון DMA, TMA, TGA, DSC)

• כוח ההשפעה

• בדיקות פילינג

• ויסקו אלסטיות

• משיכות

• בדיקות אנליטיות וכימיות

• הערכות מיקרוסקופיות

• בדיקת תא טמפרטורה מוגברת / מופחתת

• סימולציה / מיזוג סביבתי

• פיתוח בדיקות בהתאמה אישית

המומחיות המתקדמת שלנו לבדיקת חומרים מרוכבים תעניק לעסק שלך את ההזדמנות לזרז ולתמוך בתוכניות הפיתוח של החומרים המרוכבים שלך ולהשיג איכות וביצועים חזקים של החומרים שלך, תוך הבטחה שהיתרון התחרותי של המוצרים והחומרים שלך נשמר ומתקדם._cc781905-5cde -3194-bb3b-136bad5cf58d_

 

כלי עבודה לחומרים מרוכבים

AGS-Engineering מציעה שירות תכנון כלי עבודה מקיף ויש לה רשת רחבה של יצרנים מהימנים המסייעים לנו ביישום ייצור של חלקים מרוכבים. אנו יכולים לסייע ביצירת דפוסי מאסטר לבניית תבנית, פריצה ויצירת אב טיפוס. תבניות לייצור מבנים מרוכבים הן קריטיות לאיכותן האולטימטיבית. לכן התבניות והכלים חייבים להיות מתוכננים כראוי כדי לעמוד בסביבה העלולה להיות קשה של תהליך היציקה על מנת להבטיח איכות חלק ואריכות ימים בייצור. לעתים קרובות, התבניות לייצור מבנים מרוכבים הם מבנים מרוכבים בפני עצמם.

​

תמיכה בחומרים וציוד

AGS-Engineering צברה ניסיון וידע בציוד וחומרי גלם המשמשים בייצור מרוכבים. אנו מבינים שיטות שונות של ייצור וטכנולוגיה המשמשת לייצור חלקים מרוכבים. אנו יכולים לעזור ללקוחותינו בבחירה וברכישת מכונות, מפעל וציוד המשמשים בייצור מרוכבים, חומרים מתכלים לרבות חומרים קורבנות או זמניים המשמשים בסיוע של חלקים מרוכבים מיוצרים, חומרי גלם המשמשים בשילוב לייצור החלקים המרוכבים שלך, שיפור בריאות מקום העבודה שלך ובטיחות תוך שילוב המטריצה הנכונה של חומרים ושיפור גימור המוצרים שלך, השילוב הכולל של מפעל חומרי גלם וציוד בשילוב לייצור המוצרים הסופיים. בחירת תהליך הייצור הנכון, המתבצע במפעל הנכון, ציוד וחומרי גלם נכונים יגרמו לך להצליח.

​

רשימה מסוכמת של הטכנולוגיות המרוכבות בהן אנו יכולים לסייע לך הן:

• חומרים מרוכבים וצרמטים מחוזקים בחלקיקים

• חומרים מרוכבים מחוזקים בסיבים ושפם, סיבים, חוטים

• פולימר-מטריקס מרוכבים & GFRP, CFRP, ARAMID, KEVLAR, NOMEX

• מתכת-מטריקס מרוכבים

• תרכובות קרמיקה-מטריקס

• פחמן-פחמן מרוכבים

• מרוכבים היברידיים

• תרכובים מבניים ורכבים למינריים, לוחות סנדוויץ'

• ננו מרוכבים

 

רשימה קצרה של טכנולוגיות עיבוד מרוכבים שאנו יכולים לסייע לך בהן:

• יצירת קשר

• שקית ואקום

• שקית לחץ

• אוטוקלאב

• ריסוס

• PULTRUSION

• תהליך ייצור PREPREG

• פיתול נימה

• יציקה צנטריפוגלית

• כימוס

• סיבים מכוונים

• המליאה

• WATER SURRY

• PREMIX / תרכובת דפוס

• הזרקה

• למינציה מתמשכת

 

יחידת הייצור שלנו AGS-TECH Inc. מייצרת ומספקת חומרים מרוכבים ללקוחותינו מזה שנים רבות. למידע נוסף על יכולות הייצור שלנו, אנו מזמינים אותך לבקר באתר הייצור שלנוhttp://www.agstech.net