Maes defnyddio deunydd cyfansawdd

Mae deunyddiau cyfansawdd yn cael eu paratoi trwy gyfuno dau ddeunydd neu fwy fel eu bod yn ategu ac yn gwella ei gilydd, ond eto'n cynnal eu nodweddion unigryw eu hunain yn y cynnyrch terfynol.

peiriant allwthio taflen plastig

peiriannau ar gyfer ailgylchu plastig

Oherwydd eu perfformiad rhagorol, mae deunyddiau cyfansawdd wedi cael eu defnyddio'n helaeth mewn amrywiol feysydd, a bydd y gyfres hon o erthyglau yn rhestru prif feysydd cymhwysiad deunyddiau cyfansawdd, gan gynnwys: awyrofod, diwydiant modurol, adeiladu, ynni, storio ynni, seilwaith, morol, piblinellau a thanciau storio, chwaraeon ac adloniant, cludiant a deg maes arall.

1

awyrofod

Mae gwneuthurwyr gwreiddiol (OEM) awyrennol mawr fel Airbus Ewrop a Boeing yr Unol Daleithiau wedi dangos potensial ar gyfer defnyddio cyfansoddion ar raddfa fawr mewn awyrenneg, tra bod NASA wedi bod yn chwilio am weithgynhyrchwyr cyfansoddion ar gyfer rocedi a llongau gofod eraill gydag atebion cyfansawdd arloesol.

Mae cyfran y deunyddiau cyfansawdd ym mhob cenhedlaeth newydd o awyrennau a ddatblygwyd gan Boeing wedi cynyddu, ac mae cyfran y deunyddiau cyfansawdd yn y Boeing 787 Dreamliner wedi rhagori ar 50%. Mae prif gydrannau strwythurol y Boeing 787 Dreamliner wedi'u gwneud o fwy o gyfansoddion "brechdan" ffibr carbon a laminadau ffibr carbon uwch, gan symud i ffwrdd o gyfansoddion gwydr ffibr hynafol.

Ar y llaw arall, defnyddir ffibrau aramid yn helaeth wrth adeiladu cynulliadau adenydd ymyl flaenllaw ac ymyl ôl yn ogystal â swmpiau, tanciau tanwydd a lloriau anhyblyg iawn ac ysgafn iawn. Yn ogystal, defnyddir deunyddiau cyfansawdd uwch sy'n cynnwys ffibrau cryfder uchel ac anhyblyg wedi'u hymgorffori mewn deunyddiau matrics cyffredin hefyd yn helaeth yn y diwydiant awyrofod.

2

diwydiant modurol

Fel y farchnad ddefnydd terfynol fwyaf ar gyfer deunyddiau cyfansawdd, nid yw'r diwydiant modurol yn ddieithr i ddeunyddiau cyfansawdd. Yn ogystal â dylunio cerbydau arloesol, mae deunyddiau cyfansawdd yn helpu i wneud cerbydau'n ysgafnach ac yn fwy effeithlon o ran tanwydd. Mae angen mecanweithiau dibynadwy, cydamserol ar geir gyda chydrannau a all wrthsefyll ffrithiant, cyrydiad ac amrywiadau tymheredd.

Bydd anghywirdebau mewn dylunio neu gynhyrchu yn effeithio ar berfformiad a gallant gostio busnes i'r gwneuthurwr. O'i gymharu â dur metelaidd, mae perfformiad deunyddiau cyfansawdd yn bodloni ac yn rhagori ar ofynion y diwydiant modurol. Mae'r priodweddau unigryw hyn yn cynnwys:

cyfernod isel o ehangu thermol

Sefydlogrwydd dimensiynol rhagorol ar gyfer cadw siâp a dibynadwyedd

Gwrthiant cyrydiad mewn amodau gwlyb a sych

Cryfder effaith uchel i wrthsefyll defnydd dro ar ôl tro

Pwysau cymharol ysgafn i leihau màs cyffredinol y cerbyd

Inswleiddio sain gwell a pherfformiad gwell

Derbyniadwyedd i beintio, gan gynnwys y gallu i fodloni gofynion arwyneb Dosbarth A, prosesau peintio a phobi

Hawdd i'w gynhyrchu a chost gymharol isel

Cymwysiadau nodweddiadol deunyddiau cyfansawdd mewn strwythurau mewnol ac allanol modurol

Defnyddiwyd deunyddiau cyfansawdd yn helaeth mewn cyfres o rannau strwythurol modurol, o dai goleuadau pen i gydrannau inswleiddio trydanol a thermol o dan y cwfl, i rannau allanol corff y car, strwythurau mewnol a rhannau trim. Rhestrir isod gymwysiadau cyffredin deunyddiau cyfansawdd mewn rhannau modurol:

Dadlewyryddion a difethwyr

manwldeb cymeriant

Cas a gorchudd batri

Bympars a thrawstiau bympar

Gorchuddion pennau silindrau (e.e. falfiau, breichiau siglo, camiau)

Ffrâm ffenestr/to haul

Plât agor gril blaen

tai'r prif oleuad blaen

Tariannau gwres (e.e. injan, trosglwyddiad)

Strutiau a Gorchuddion

3

Sector adeiladu

Mae'r gymuned adeiladu yn profi twf sylweddol yn y ddealltwriaeth a'r defnydd o ddeunyddiau cyfansawdd. Mae cyfansoddion yn darparu perfformiad a gwerth uchel i benseiri a dylunwyr mewn prosiectau ar raddfa fawr, ac mae eu defnydd mewn adeiladu masnachol a phreswyl yn cynyddu.

Mewn erthygl ddiweddar, mae Palari Group yn adeiladu cymunedau a chartrefi cynaliadwy wedi'u hargraffu 3D. Mae Mighty Buildings yn gwmni technoleg adeiladu sy'n defnyddio argraffu 3D, roboteg ac awtomeiddio i greu cartrefi fforddiadwy a chynaliadwy. Y bloc adeiladu sylfaenol ar gyfer y tŷ yw'r Mighty Panel, panel cyfansawdd polymer 100% wedi'i argraffu 3D gyda gorffeniadau strwythurol, inswleiddio, integreiddio MEP, rhwystr aer/lleithder/tân a gorffeniadau mewnol/allanol. Mae Mighty Buildings yn argraffu paneli unigol yn ei ffatri, yna'n eu cydosod yn dai ar y safle adeiladu.

Ym maes adeiladu, mae priodweddau cryfder uchel ffibr carbon yn chwarae rhan gadarnhaol. Mae ffibr carbon yn hynod o gryf, yn feddal ac yn hawdd i'w osod, a gellir ei ddefnyddio i atgyweirio ac atgyfnerthu adeiladau i'w gwneud i edrych fel adeiladau newydd. Defnyddir laminadau ffibr carbon yn helaeth i gynyddu llwyth lloriau a cholofnau. Yn ogystal, mae ffibr carbon yn gallu gwrthsefyll difrod daeargryn, felly gellir ei ddefnyddio hefyd ar gyfer atgyfnerthu strwythurol adeiladau newydd ac fel amnewidiad ar gyfer dur parod.

4

Maes storio ynni

Datblygir cyfansoddion storio ynni amlswyddogaethol (MESCs) trwy fewnosod haenau batri yn y strwythur, gyda rhybedion cydgloi yn sicrhau'r haenau batri, gan helpu i wella priodweddau mecanyddol. Mae profion arbrofol yn dangos y gall MESCs gael ymddygiad electrocemegol tebyg i ddeunyddiau eraill. O'i gymharu â chelloedd cwdyn, mae MESCs yn cyflawni anystwythder mecanyddol 15 gwaith yn uwch ar effeithlonrwydd capsiwleiddio o 60%.

Mae cymwysiadau cynrychioliadol eraill o gyfansoddion mewn storio ynni yn cynnwys:

Tanciau Hydrogen ar gyfer Awyrofod

System Cell Tanwydd Hydrogen

Batri deunydd cyfansawdd naturiol

5

maes seilwaith

A bod yn fanwl gywir, nid oes gwahaniaeth llym rhwng seilwaith ac adeiladau. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda dyfodiad deunyddiau cyfansawdd strwythurol perfformiad uchel, cost isel newydd, mae adeiladu seilwaith wedi cyrraedd cam newydd. Nid yn unig y gall plastig wedi'i atgyfnerthu â ffibr (FRP) ddisodli dur mewn llawer o strwythurau sy'n dwyn llwyth, ond mae hefyd wedi'i brofi ei bod yn ymarferol atgyfnerthu trawstiau concrit gyda phlastig wedi'i atgyfnerthu â ffibr (FRP) wedi'i fondio'n fewnol neu'n allanol.

Mae cyfansoddion wedi'u gwneud o wydr, aramid neu ffibrau carbon yn cael eu hystyried fwyfwy ar gyfer cyn-densiwn, ôl-densiwn neu atgyfnerthu concrit. I gymryd lle bariau cryfder sydd wedi cyrydu, gellir defnyddio systemau FRP yn y pen draw mewn deciau pontydd concrit neu strwythurau llawr concrit awyr agored eraill.

Mae ymwrthedd i gyrydiad yn un o'r prif ffactorau sy'n gwneud ffibr carbon mor ddeniadol yn y sector seilwaith. Ni fydd ffibr carbon yn cyrydu nac yn rhydu, felly gellir teneuo'r haen goncrit ffibr carbon yn fawr, oherwydd nid oes angen ystyried gwrth-cyrydiad fel y craidd dur, sy'n lleihau faint o goncrit a ddefnyddir yn yr adeilad yn fawr, ac mae ganddo hefyd fanteision eraill, megis lleihau costau a chyflymu cynnydd adeiladu, byrhau amser sychu, ac ati. Yn ogystal, oherwydd ei ddargludedd trydanol da, gellir defnyddio ffibr carbon i gysgodi ymyrraeth electromagnetig, gall drosglwyddo gwybodaeth paramedr adeiladu, a dod yn rhan annatod o adeiladau clyfar.

6

Maes ynni newydd

Bydd defnyddio deunyddiau cyfansawdd mewn ynni adnewyddadwy yn chwarae rhan gynyddol bwysig drwy greu strwythurau a all harneisio ynni cynaliadwy. Mae pwysau is, costau cludo a gosod is ac, yn bwysicaf oll, costau cynnal a chadw is dros oes y strwythur o'i gymharu â strwythurau metel wedi gosod cyfansoddion fel y deunydd de facto ar gyfer prosiectau ar raddfa fawr. Darparu atebion economaidd.

Mae pwysau ysgafn a siapiau cymhleth ewinedd aer llafnau tyrbinau gwynt wedi gwneud cyfansoddion yn arweinydd yn y maes, gan ddefnyddio mowldiau a gynlluniwyd i gynhyrchu llafnau'n economaidd gyda llafur lleiaf posibl. Nod ymchwil a datblygu cyfredol yw diwallu'r maint cynyddol sydd ei angen ar gyfer llafnau tyrbinau a rotor ar gyfer systemau ar y tir ac ar y môr.

7

maes cefnfor

Ers degawdau, mae cyfansoddion FRP wedi cael eu defnyddio'n llwyddiannus mewn cymwysiadau morol fel radomes a strwythurau màs, uwch-gychod hwylio, cychod gwaith a chychod hamdden. Yn fwy diweddar, mae FRP wedi cael ei ddefnyddio mewn cymwysiadau llai adnabyddus fel berynnau, propelorau, hatches masnachol, gwacáu, a strwythurau to.

Roedd defnyddio cyfansoddion ffibr gwydr mewn cymwysiadau morol yn un o'r meysydd arwyddocaol cyntaf o gymhwysiad GRP. Mae wedi chwyldroi'r gallu i ddylunio a chynhyrchu strwythurau cyfansawdd mawr mewn sawl maes. Mae'r cwch yn cael ei gynhyrchu yn y DU gan ddefnyddio amrywiaeth o brosesau gan gynnwys GRP wedi'i osod â llaw, trwyth resin, thermoplastig a prepreg ffibr carbon perfformiad uchel ar gyfer cychod hwylio rasio.

Prif fanteision GRP mewn cymwysiadau morol yw:

Gwrthiant amgylcheddol, gan gynnwys rhyddid rhag pydredd, gwrthiant cyrydiad, ac ati.

Y gallu i brosesu strwythurau di-dor, siâp cymhleth

Y gallu i addasu cryfder i gyd-fynd ag amodau llwyth

Priodweddau cryfder-i-bwysau rhagorol - mae strwythurau morol GRP fel arfer yn hanner pwysau strwythurau dur cyfatebol.

cynnal a chadw isel ac atgyweirio hawdd

gwydnwch rhagorol

Mae cychod rhwyfo yn defnyddio deunyddiau cyfansawdd yn fwy helaeth nag unrhyw strwythur morol arall. Oherwydd gofynion arbennig, nid yw'r deunyddiau a ddefnyddir yn ddeunyddiau adeiladu morol nodweddiadol. Roedd pwysau lleiaf a stiffrwydd mwyaf yn hanfodol yn ei ddyluniad er mwyn gallu hwylio ar y cyflymder mwyaf a gwrthsefyll effeithiau tonnau ac elfennau eraill yr amgylchedd morol.

Defnyddir cyfansoddion epocsi wedi'u hatgyfnerthu â ffibr carbon yn gyffredin ar gyfer cyrff llongau, fframiau, cilfachau, mastiau, gwiail a bwmpiau, drymiau winsh carbon a siafftiau â chraidd diliau neu ewyn. Mae defnyddio FRP yn helpu i wella perfformiad a lleihau'r risg o ddiffygion a methiannau mordwyo o dan amodau hwylio rhyngwladol amrywiol.

8

Maes system bibellau

Mae systemau pibellau cyfansawdd wedi cael eu defnyddio mewn ffatrïoedd cemegol ers dros 25 mlynedd. Daeth defnyddio deunyddiau cyfansawdd mewn cymwysiadau diwydiannol yn gyffredin yn y 1970au. Heddiw, mae gosodiadau pibellau a thanciau cyfansawdd ar gynnydd mewn cymwysiadau uwchben ac o dan y ddaear, masnachol, trefol a phreswyl. Mae nwy naturiol cost isel yn ehangu'r farchnad ymhellach wrth i gyfleusterau cemegol newydd gael eu datblygu ac ehangu cyfleusterau hŷn.

Mae cymwysiadau a chynhyrchion nodweddiadol pibellau cyfansawdd yn cynnwys:

rheoli llygredd aer

dyframaeth

prosesu cemegol

dihalwyno

Petroliwm a nwy naturiol

Triniaeth Dŵr a Dŵr Gwastraff

biblinell

Ffitiadau a Leininau

System biblinell

Leinin tanc tanwydd

tanc storio olew

Cynhwysydd prosesu

Sgwrwyr

falf

9

Maes chwaraeon a hamdden

Mae ffibr carbon wedi bod yn amlwg erioed ym maes nwyddau chwaraeon, o rasio i sgïo, golff, pysgota a thenis, mae ffibr carbon wedi cael ei ddefnyddio'n helaeth. Gyda phoblogrwydd cynyddol a phris ffibr carbon yn gostwng, mae wedi cael ei ddefnyddio fwyfwy mewn nwyddau chwaraeon.

Defnyddir ffibr carbon bellach mewn llawer o racedi, byrddau eira, slediau, ffyn hoci, gwialenni pysgota, clybiau golff, beiciau, byrddau syrffio, barcutiaid, esgidiau a chynhyrchion chwaraeon eraill.

Ffibr Carbon mewn Chwaraeon a Hamdden

Ar hyn o bryd, mae 7 o'r 10 gweithgaredd chwaraeon a hamdden awyr agored mwyaf poblogaidd yn defnyddio deunyddiau cyfansawdd. Mae cyfansoddion wedi'u hatgyfnerthu â ffibr gwydr a ffibr carbon yn parhau i ddisodli pren a metel mewn gwialenni pysgota, racedi tenis, sbariau/siafftiau ar gyfer padlau caiac, mastiau a byrddau hwylfyrddio, ffyn hoci, barcutiaid a bariau llywio beiciau.

10

Cludiant

Mae tuedd yn y diwydiant trafnidiaeth i ddefnyddio cerbydau mwy. Boed yn fws, trên neu lori gymalog, mae'r syniad yn syml: cario mwy o gargo. Yr her yw dod o hyd i ffyrdd o gario llwythi mwy yn ddiogel wrth arbed tanwydd a lleihau'r effaith amgylcheddol. Mae cyfansoddion yn cynnig ateb trawiadol i'r her hon.