занимательная наука

Где и как композиты
помогают людям?

На примере самых интересных кейсов со всего мира мы расскажем, как композитные материалы улучшают нашу жизнь
занимательная наука
Где и как композиты
помогают людям?
На примере самых интересных кейсов со всего мира мы расскажем, как композитные материалы улучшают нашу жизнь
Благодаря значительным функциональным преимуществам над привычными материалами, композиты нашли применение в разных сферах.
1

Автопром и тюнинг

Начало использования карбона в автопроме сродни находке святого грааля. Высокая прочность и низкий вес карбона способствовали его активному применению в производстве спорткаров, электроавтомобилей и тюнинг-проектов. К тому же использование углепластика повышает безопасность конструкции, уменьшает расход топлива и, как следствие, снижает выбросы углекислого газа в атмосферу.

Карбон применяют от производства элементов интерьера до несущего кузова-монокока и основных автозапчастей. Стойкость к истиранию, крошению и коррозии значительно снижает затраты на обслуживание композитных деталей.
Koenigsegg Regera - яркий пример гиперкара почти целиком выполненного из карбона. В машине углепластик используется от монокока, кузовных элементов и патрубков до колес, сидений и тормозов.
Карбоновый монокок не просто снижает вес, но и повышает комфортность поездки
Магия, как ни странно, таится в предельной жесткости карбоновой рамы, что заставляет подвеску работать максимально эффективно. Менее жесткая конструкция рамы во время движения прогибается и перемещается, а при езде по неровным поверхностям она вибрирует, резонируя с кочками.
В автопроме композиты используют не только в люксовых спорткарах, но и в серийном производстве. В электромобилях критически важно добиться минимального веса, поэтому кузов BMW i3 целиком выполнен из углекомпозита.
Тираж i3 составил 27 000 штук.
Углепластик нашел применение и в классических моделях. Например, в BMW 7 серии кузов на 3% состоит из углеродного волокна. Технология Carbon Core позволила снизить вес машины на 130 кг и достичь самых низких выбросов CO2 в своем классе.
2

Приборо-машиностроение

Композиты - пожалуй наиболее прогрессивный конструкционный материал. С их помощью создаются корпуса с более совершенными физико-механическими свойствами. Их активно используют при создании различных приборов и механизмов, ветрогенераторов, корпусов яхт, железнодорожном и метростроении, а также смежных с ними инфраструктурных объектах.

Например, чтобы изготовить более тонкие лопасти ветрогенераторов, увеличив их размер, прочность и снизив вес, вместо стеклопластика используют углепластик. Но стоимость чисто углепластиковых лопастей высока, поэтому на помощь приходят гибридные композиты. За счет снижения веса вагонов, углепластик помогает увеличить длину железнодорожного состава, повысить прочность конструкции и максимальную скорость поезда.
8-ми мегаваттный ветрогенератор может питать электричеством 10 тысяч домов
Чем больше длина лопасти, тем мощнее ветрогенератор. Самые длинные композитные лопасти были изготовлены датской LM Wind Power. Длина каждой составила 88,4 метра, а ометаемая площадь может целиком накрыть Колизей. Гибрид из углепластика и стеклопластика позволяет достичь высокой прочности и легкости с незначительным увеличением стоимости конечного изделия.
Чем больше длина лопасти, тем мощнее ветрогенератор. Самые длинные композитные лопасти были изготовлены датской LM Wind Power. Длина каждой составила 88,4 метра, а ометаемая площадь может целиком накрыть Колизей. Гибрид из углепластика и стеклопластика позволяет достичь высокой прочности и легкости с незначительным увеличением стоимости конечного изделия.
8-ми мегаваттный ветрогенератор может питать электричеством 10 тысяч домов
В сентябре 2018 китайский производитель CRRC представил первый в мире беспилотный поезд метро из углепластика Cetrovo. Композитная конструкция стала легче на 30-40% обычного состава, что позволило снизить потребление энергии более чем на 20%. Несмотря на высокую стоимость, производитель гарантирует отсутствие повреждений поезда, таких как усталость и коррозия, в течение 30-ти летнего периода эксплуатации.
3

Авиация и космос

По сравнению с металлами, углепластик дает авиаконструкторам возможность совместить аэродинамическую эффективность, экономию топлива и снижение шума двигателя, оптимизировав форму конструкции. Композитные аэрокосмические детали и узлы выигрывают у алюминия не только в весе, но и в снижении затрат на обслуживание, устойчивости к давлению, отсутствии коррозии, повышенной гибкости и прочности.

Перечисленные преимущества позволяют снизить количество деталей, увеличить дальность полета, долговечность изделий, безопасность и комфорт пассажиров. Углепластик используют для изготовления крыльев, лопастей, корпусов авиакосмических аппаратов, сопел двигателей, обтекателей ракет и многих других деталей.
В ракетах SpaceX Falcon Heavy и Falcon 9 композиты используются не только в обтекателях. Переходники, секции соединяющие верхнюю и нижнюю ступень, также являются композитной структурой и изготовлены из углепластика и алюминиевых сот.
SpaceX Falcon Heavy
Широкофюзеляжные Boeing 787 Dreamliner и Airbus A350 XWB более чем наполовину состоят из композитных деталей.
Композиты в фюзеляже Boeing 787 Dreamliner
Использование композитов в Boeing 787 Dreamliner
Конкурент Boeing и Airbus - отечественный МС-21. Его конструкция более чем на 30% состоит из композитных материалов.
4

Спорт

Желая стать быстрее, выше и сильнее своих соперников, спортсмены готовы покупать более дорогую спортивную экипировку. Её обычно совершенствуют композиты. Низкий вес увеличивает скорость, а высокая прочность позволяет выдерживать предельные нагрузки в воде и на суше, повышая безопасность и срок службы.

Карбон используют в производстве велосипедов, спортивных яхт, досок для серфинга, клюшек и аксессуаров для гольфа, теннисных ракеток, сноубордов, лыж, хоккейных клюшек, удочек и другой продукции.
Компания Wilson использует карбон в теннисных ракетках, чтобы увеличить жесткость, которая дает ракетке взрывную энергию, а комбинированная конструкция рукоятки российской хоккейной клюшки Заряд из разнонаправленного углеволокна значительно снижает вес и увеличивает упругость.
5

Медицина

Показатели прочности, гибкости и высокий модуль упругости композитов близок к костям и зубной ткани, поэтому они высоко актуальны в имплантации
Активное применение углепластика и стеклопластика в медицине помогает вернуть пациентов к полноценной жизни. В протезировании, инвалидной и реабилитационной технике композиты используют благодаря их устойчивости к деформации, накоплению и высвобождению большей энергии, по сравнению с другими материалами. Также они позволяют учитывать особенности телосложения и активность каждого пациента.
Углепластиковый протез руки Bebionic3
Углепластиковая пластина PEEK-OPTIMA Ultra Reinforced для фиксация закрытых переломов
Рентгенопрозрачный углепластиковый стол томографа General Electric
Композитные уплотнения для хирургических инструментов могут без повреждения выдерживать сотни циклов стерилизации в автоклаве с температурой до 246°C. Рентгенопрозрачные углепластиковые столы томографов способны без опор удерживать пациента. Композитная мебель не вызывает раздражения при контакте с кожей и ее удобно перемещать благодаря низкому весу.
Активное применение углепластика и стеклопластика в медицине помогает вернуть пациентов к полноценной жизни. В протезировании, инвалидной и реабилитационной технике композиты используют благодаря их устойчивости к деформации, накоплению и высвобождению большей энергии, по сравнению с другими материалами. Также они позволяют учитывать особенности телосложения и активность каждого пациента.
Показатели прочности, гибкости и высокий модуль упругости композитов близок к костям и зубной ткани, поэтому они высоко актуальны в имплантации
Углепластиковый протез руки Bebionic3
Углепластиковая пластина PEEK-OPTIMA Ultra Reinforced для фиксация закрытых переломов
Рентгенопрозрачный углепластиковый стол томографа General Electric
Композитные уплотнения для хирургических инструментов могут без повреждения выдерживать сотни циклов стерилизации в автоклаве с температурой до 246°C. Рентгенопрозрачные углепластиковые столы томографов способны без опор удерживать пациента. Композитная мебель не вызывает раздражения при контакте с кожей и ее удобно перемещать благодаря низкому весу.
В протезировании композиты настолько эффективны, что Оскар Писториус, бывший южноафриканский бегун с двойной ампутацией ног, в 2008 был обвинен в использовании углепластиковых протезов, которые давали ему 30% преимущество над здоровыми бегунами. В 2012 он стал первым бегуном с ампутацией в истории, принявшем участие в Олимпийских играх в Лондоне.
Оскар Писториус углепластиковые протезы Олимпийские игры в Лондоне
Оскар Писториус в углепластиковых протезах начинает 400 метровый забег на Олимпийских играх в Лондоне
6

Строительство и архитектура

Новая миссия города состоит в удержании талантливых людей, поэтому облик зданий стал играть непомерно высокую роль. Стоимость реализации нестандартных архитектурных задумок традиционными методами может оказаться чрезмерно высокой, особенно учитывая дальнейшие затраты на обслуживание и владение. На помощь приходят композиты. Они могут использоваться в эстетических и функциональных целях.

Поскольку композитные изделия изготавливаются в матрицах-формах, есть возможность создавать фасады, интерьеры, крыши, перила, навесы, трубы, мосты и другие элементы практически любой геометрии. Низкий вес позволяет использовать легкую систему крепежа, а подбор правильных связующих делает композитные изделия негорючими.
Для необычного фасада Центра Гейдара Алиева в Баку были выбраны именно стеклопластиковые панели, так как они значительно превосходят стальные конструкции.
Основные преимущества таких панелей - высокая долговечность, стойкость, минимальная толщина всего в несколько миллиметров, отсутствие стальной арматуры и низкий вес. Это позволило рабочим точно и быстро монтировать панели вручную.
Интересным композитным проектом стала уникальная круглая крыша Steve Jobs Theater в Apple Park из углепластика и металла.
Развитие композитов постоянно увеличивает их присутствие в различных сферах, делая жизнь людей более комфортной.

Изделия из углепластика

Спроектируем и изготовим

Закажите обратный звонок
Наш технический специалист перезвонит и проконсультирует Вас по интересующим вопросам
Нажимая на кнопку, Вы соглашаетесь c политикой обработки персональных данных

Раз в месяц мы будем отправлять Вам самые интересные статьи. Никакого спама.
Нажимая на кнопку Подписаться вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных
Читайте также в блоге N1 Composites
Читайте также
в блоге N1 Composites
Читайте также в блоге
N1 Composites
Будь первым
Раз в месяц мы отправляем самые интересные статьи. Никакого спама.
*информация о контактных данных строго конфиденциальна и не разглашается
согласно политики конфиденциальности
Made on
Tilda