WAS SIND COMPOSITES?

Verbundmaterialien sind technische Materialien, die aus zwei oder mehr Bestandteilmaterialien mit deutlich unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften bestehen, die auf makroskopischer Ebene innerhalb der fertigen Struktur getrennt und verschieden bleiben, aber wenn sie kombiniert werden, zu einem Verbundwerkstoff werden, der sich von den Bestandteilmaterialien unterscheidet. Das Ziel bei der Herstellung eines Verbundmaterials besteht darin, ein Produkt zu erhalten, das seinen Bestandteilen überlegen ist und die gewünschten Eigenschaften aller Bestandteile vereint. Zum Beispiel; Festigkeit, geringes Gewicht oder niedrigerer Preis können die Motivatoren für die Entwicklung und Herstellung eines Verbundmaterials sein. Allgemeine Arten von Verbundwerkstoffen sind partikelverstärkte Verbundwerkstoffe, faserverstärkte Verbundwerkstoffe einschließlich Keramikmatrix-/Polymermatrix-/Metallmatrix-/Kohlenstoff-Kohlenstoff-/Hybridverbundwerkstoffe, strukturelle & laminierte & Verbundwerkstoffe mit Sandwichstruktur und Nanoverbundwerkstoffe. Übliche Fertigungstechniken, die bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen eingesetzt werden, sind: Pultrusion, Prepreg-Produktionsprozesse, Advanced Fiber Placement, Filament Winding, Tailored Fiber Placement, Glasfaser-Spray-Lay-up-Verfahren, Tufting, Lanxid-Verfahren, Z-Pinning. Viele Verbundmaterialien bestehen aus zwei Phasen, der Matrix, die kontinuierlich ist und die andere Phase umgibt; und die dispergierte Phase, die von der Matrix umgeben ist.

 

BELIEBTE VERBUNDSTOFFE IM HEUTE EINSATZ

Faserverstärkte Polymere, auch FRPs genannt, umfassen Holz (bestehend aus Zellulosefasern in einer Lignin- und Hemizellulosematrix), kohlefaserverstärkter Kunststoff oder CFK und glasfaserverstärkter Kunststoff oder GFK. Bei einer Einteilung nach Matrix gibt es thermoplastische Verbundwerkstoffe, kurzfaserige Thermoplaste, langfaserverstärkte Thermoplaste oder langfaserverstärkte Thermoplaste. Es gibt zahlreiche duroplastische Verbundwerkstoffe, aber fortschrittliche Systeme enthalten normalerweise Aramidfasern und Kohlefasern in einer Epoxidharzmatrix.

 

Polymerverbundwerkstoffe mit Formgedächtnis sind Hochleistungsverbundwerkstoffe, die unter Verwendung von Faser- oder Gewebeverstärkung und Formgedächtnispolymerharz als Matrix formuliert werden. Da als Matrix ein Polymerharz mit Formgedächtnis verwendet wird, können diese Verbundstoffe leicht in verschiedene Konfigurationen manipuliert werden, wenn sie über ihre Aktivierungstemperaturen erhitzt werden, und weisen bei niedrigeren Temperaturen eine hohe Festigkeit und Steifheit auf. Sie können auch wiederholt erhitzt und umgeformt werden, ohne ihre Materialeigenschaften zu verlieren. Diese Verbundwerkstoffe sind ideal für Anwendungen wie leichte, starre, entfaltbare Strukturen; schnelle Herstellung; und dynamische Verstärkung.

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Verbundwerkstoffe können auch Metallfasern verwenden, die andere Metalle verstärken, wie in Metallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC). Magnesium wird häufig in MMCs verwendet, da es ähnliche mechanische Eigenschaften wie Epoxid hat. Der Vorteil von Magnesium ist, dass es im Weltraum nicht abgebaut wird. Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix umfassen Knochen (mit Kollagenfasern verstärkter Hydroxylapatit), Cermet (Keramik und Metall) und Beton. Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix werden in erster Linie auf Zähigkeit und nicht auf Festigkeit gebaut. Verbundwerkstoffe aus organischer Matrix/Keramikaggregat umfassen Asphaltbeton, Gussasphalt, Mastixwalzenhybrid, Dentalverbundstoffe, Perlmutt und syntaktischen Schaum. Eine spezielle Art von Verbundpanzerung, genannt Chobham-Panzerung, wird in militärischen Anwendungen verwendet.

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Darüber hinaus können thermoplastische Verbundmaterialien mit spezifischen Metallpulvern formuliert werden, was zu Materialien mit einem Dichtebereich von 2 g/cm³ bis 11 g/cm³ führt. Der gebräuchlichste Name für diese Art von Material mit hoher Dichte ist High Gravity Compound (HGC), obwohl auch Bleiersatz verwendet wird. Diese Materialien können anstelle herkömmlicher Materialien wie Aluminium, Edelstahl, Messing, Bronze, Kupfer, Blei und sogar Wolfram beim Beschweren, Auswuchten (z. B. Ändern des Schwerpunkts eines Tennisschlägers) und Strahlenschutzanwendungen verwendet werden , Vibrationsdämpfung. Verbundwerkstoffe mit hoher Dichte sind eine wirtschaftlich sinnvolle Option, wenn bestimmte Materialien als gefährlich gelten und verboten sind (z. B. Blei) oder wenn Nebenkosten (z. B. Bearbeitung, Veredelung oder Beschichtung) ein Faktor sind.

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Holzwerkstoffe umfassen verschiedene Produkte wie Sperrholz, OSB-Platten, Kunststoff-Holz-Verbundwerkstoffe (recycelte Holzfasern in einer Polyethylenmatrix), kunststoffimprägnierte oder laminierte Papiere oder Textilien, Arborite, Resopal und Micarta. Andere technische Laminatverbundwerkstoffe wie Mallite verwenden einen zentralen Kern aus Endkorn-Balsaholz, der mit Oberflächenhäuten aus Leichtmetall oder GFK verbunden ist. Diese erzeugen leichtgewichtige, aber hochsteife Materialien.

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ANWENDUNGSBEISPIELE VON COMPOSITES

Trotz der hohen Kosten haben Verbundwerkstoffe bei Hochleistungsprodukten an Popularität gewonnen, die leicht und dennoch stark genug sein müssen, um rauen Belastungsbedingungen standzuhalten. Anwendungsbeispiele sind Luft- und Raumfahrtkomponenten (Hecks, Flügel, Rümpfe, Propeller), Trägerraketen und Raumfahrzeuge, Boots- und Schädelrümpfe, Fahrradrahmen, Solarpanelsubstrate, Möbel, Rennwagenkarosserien, Angelruten, Lagertanks, Sportartikel wie Tennisschläger und Baseballschläger. Kompositmaterialien werden auch in der orthopädischen Chirurgie immer beliebter.

 

UNSERE LEISTUNGEN IM BEREICH COMPOSITES

• Design und Entwicklung von Verbundwerkstoffen

• Design und Entwicklung von Composite-Kits

• Engineering von Verbundwerkstoffen

• Prozessentwicklung für die Verbundwerkstoffherstellung

• Tooling Design & Entwicklung und Support

• Material- und Ausrüstungsunterstützung

• Prüfung und QC von Verbundwerkstoffen

• Zertifizierung

• Unabhängige, akkreditierte Datengenerierung für die Einreichung von Industriematerialien

• Reverse Engineering von Verbundwerkstoffen

• Fehleranalyse und Grundursache

• Prozessunterstützung

• Ausbildung

 

Design-Dienstleistungen

Unsere Konstruktionsingenieure verwenden eine Vielzahl von Konstruktionstechniken nach Industriestandard, von Handskizzen bis hin zu vollständigen realistischen 3D-Renderings, um unseren Kunden zusammengesetzte Konstruktionskonzepte zu vermitteln. Wir decken jeden Aspekt des Designs ab und bieten: Konzeptdesign, Entwurf, Rendering, Digitalisierung und Optimierungsdienste für Anwendungen aus Verbundwerkstoffen. Wir verwenden die fortschrittlichste 2D- und 3D-Software, um die Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen. Verbundwerkstoffe bieten neue Ansätze für den konstruktiven Ingenieurbau. Intelligentes und effizientes Engineering kann den Wert, den Verbundwerkstoffe für die Produktentwicklung bringen, erheblich steigern. Wir verfügen über Fachwissen in verschiedenen Branchen und verstehen die Leistungsanforderungen von Verbundwerkstoffprodukten, unabhängig davon, ob es um strukturelle, thermische, brandschutztechnische oder kosmetische Eigenschaften geht. Wir liefern ein komplettes Paket an Engineering-Dienstleistungen, einschließlich struktureller, thermischer und Prozessanalysen für Verbundstrukturen, basierend auf Geometrien, die von unseren Kunden bereitgestellt oder von uns erstellt wurden. Wir sind in der Lage, Designs anzubieten, die strukturelle Effizienz mit einfacher Herstellung in Einklang bringen. Unsere Ingenieure verwenden modernste Analysewerkzeuge, darunter 3D-CAD, Verbundstoffanalyse, Finite-Elemente-Analyse, Strömungssimulation und proprietäre Software. Wir haben Ingenieure mit unterschiedlichem Hintergrund, die sich gegenseitig ergänzen, wie z. B. Maschinenbauingenieure, Werkstoffspezialisten, Industriedesigner. Dies ermöglicht es uns, ein herausforderndes Projekt zu übernehmen und in allen Phasen auf dem von unseren Kunden vorgegebenen Niveau und Limit zu arbeiten.

 

Fertigungsunterstützung

Das Design ist nur ein Schritt im Prozess der Markteinführung von Produkten. Eine effiziente Fertigung muss genutzt werden, um einen Wettbewerbsvorteil zu erhalten. Wir verwalten Projekte und Ressourcen, entwickeln Fertigungsstrategien, Materialanforderungen, Arbeitsanweisungen und Fabrikeinrichtungen für die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden. Mit unserer Erfahrung in der Verbundwerkstoffherstellung bei AGS-TECH Inc. (http://www.agstech.net) können wir praktische Fertigungslösungen sicherstellen. Unsere Prozessunterstützung umfasst die Entwicklung, Schulung und Implementierung von Composite-Fertigungsprozessen für bestimmte Composite-Teile oder eine ganze Produktionslinie oder Anlage, die auf Composite-Fertigungsmethoden wie Kontaktguss, Vakuuminfusion und RTM-Licht basieren.

Kit-Entwicklung

Eine praktikable Option für einige Kunden ist die Kit-Entwicklung. Ein Bausatz für Verbundwerkstoffe besteht aus vorgeschnittenen Teilen, die nach Bedarf geformt und dann nummeriert werden, damit sie genau an die vorgesehenen Stellen in der Form passen. Das Kit kann aus allem bestehen, von Blechen bis hin zu 3D-Formen, die mit CNC-Routing erstellt wurden. Wir entwerfen Kits basierend auf den Kundenanforderungen in Bezug auf Gewicht, Kosten und Qualität sowie Geometrie, Herstellungsprozess und Layup-Sequenz. Durch den Wegfall des Formens und Schneidens von Flachblechen vor Ort können fertige Kits die Herstellungszeiten verkürzen und Arbeits- und Materialkosten sparen. Einfache Montage und exakte Passgenauigkeit ermöglichen Ihnen eine gleichbleibend hohe Qualität in kürzerer Zeit. Wir implementieren einen klar definierten Kit-Prozess, der es uns ermöglicht, wettbewerbsfähige Angebote, Service und schnelle Bearbeitungszeiten für Prototypen und Produktionsläufe anzubieten. Sie definieren, welche Teile der Sequenz Sie verwalten und welche Teile von uns verwaltet werden sollen, und wir konzipieren und entwickeln Ihre Kits entsprechend. Kits aus Verbundwerkstoffen bieten die folgenden Vorteile:

• Verkürzen Sie die Einlegezeit des Kerns in der Form

• Steigern Sie Gewicht (geringeres Gewicht), Kosten und Qualitätsleistung

• Verbessert die Oberflächenqualität

• Minimiert die Abfallbehandlung

• Reduziert den Materialbestand

 

Prüfung und QC von Verbundwerkstoffen

Leider sind die Eigenschaften von Verbundwerkstoffen nicht ohne Weiteres in einem Handbuch verfügbar. Im Gegensatz zu anderen Materialien entwickeln sich Materialeigenschaften für Verbundwerkstoffe während der Konstruktion des Teils und hängen vom Herstellungsprozess ab. Unsere Ingenieure verfügen über eine umfangreiche Datenbank mit Eigenschaften von Verbundwerkstoffen, und neue Materialien werden kontinuierlich getestet und der Datenbank hinzugefügt. Dies ermöglicht es uns, die Leistung und Ausfallarten von Verbundwerkstoffen zu verstehen und somit die Leistung von Produkten zu verbessern und Zeit und Kosten zu sparen. Unsere Fähigkeiten umfassen analytische, mechanische, physikalische, elektrische, chemische, optische, Emissions-, Barriereleistungs-, Brand-, Prozess-, thermische und akustische Tests für Verbundwerkstoffe und -systeme gemäß Standardtestmethoden wie ISO und ASTM. Einige der Eigenschaften, die wir testen, sind:

• Zugspannung

• Druckspannung

• Scherbelastungstests

• Schoßschere

• Poisson-Zahl

• Biegetest

• Bruchzähigkeit

• Härte

• Beständigkeit gegen Rissbildung

• Schadensresistenz

• Heilung

• Flammenschutz

• Hitzebeständigkeit

• Temperaturgrenze

• Thermische Tests (wie DMA, TMA, TGA, DSC)

• Schlagfestigkeit

• Peel-Tests

• Viskoelastizität

• Duktilität

• Analytische und chemische Tests

• Mikroskopische Auswertungen

• Prüfung in Kammern mit erhöhter/reduzierter Temperatur

• Umweltsimulation / Konditionierung

• Benutzerdefinierte Testentwicklung

Unsere fortschrittliche Kompetenz im Bereich Verbundwerkstoffprüfung gibt Ihrem Unternehmen die Möglichkeit, die Entwicklungsprogramme Ihrer Verbundwerkstoffe zu beschleunigen und zu unterstützen und eine robuste Qualität und Leistung Ihrer Materialien zu erreichen, wodurch sichergestellt wird, dass der Wettbewerbsvorteil Ihrer Produkte und Materialien erhalten bleibt und ausgebaut wird._cc781905-5cde -3194-bb3b-136bad5cf58d_

 

Werkzeuge für Verbundwerkstoffe

AGS-Engineering bietet einen umfassenden Werkzeugkonstruktionsservice und verfügt über ein breites Netzwerk bewährter Hersteller, die uns bei der Implementierung der Produktion von Verbundteilen unterstützen. Wir können bei der Erstellung von Urmustern für Formenbau, Einfahren und Prototypenbau behilflich sein. Formen zur Herstellung von Verbundstrukturen sind entscheidend für ihre endgültige Qualität. Daher müssen die Formen und Werkzeuge so konstruiert sein, dass sie der potenziell rauen Umgebung des Formprozesses standhalten, um die Qualität der Teile und die Langlebigkeit der Produktion zu gewährleisten. Häufig sind die Formen für die Herstellung von Verbundstrukturen selbst Verbundstrukturen.

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Material- und Ausrüstungsunterstützung

AGS-Engineering verfügt über gesammelte Erfahrungen und Kenntnisse über Ausrüstung und Rohstoffe, die bei der Verbundwerkstoffherstellung verwendet werden. Wir verstehen verschiedene Herstellungsverfahren und Technologien, die zur Herstellung von Verbundteilen verwendet werden. Wir können unseren Kunden bei der Auswahl und dem Kauf von Maschinen, Anlagen und Ausrüstungen für die Herstellung von Verbundwerkstoffen, Verbrauchsmaterialien, einschließlich Opfer- oder temporären Materialien, die zur Unterstützung von hergestellten Verbundwerkstoffteilen verwendet werden, Rohmaterialien, die in Kombination zur Herstellung Ihrer Verbundwerkstoffteile verwendet werden, helfen und die Gesundheit Ihres Arbeitsplatzes verbessern und Sicherheit, während Sie die richtige Materialmatrix kombinieren und das Finish Ihrer Produkte verbessern, die Gesamtkombination aus Rohstoffanlagen und -geräten, die zur Herstellung der Endprodukte kombiniert werden. Die Auswahl des richtigen Herstellungsverfahrens, durchgeführt in der richtigen Anlage, der richtigen Ausrüstung und den richtigen Rohstoffen, wird Ihnen zum Erfolg verhelfen.

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Eine zusammengefasste Liste der Composite-Technologien, bei denen wir Sie unterstützen können, sind:

• PARTIKELVERSTÄRKTE KOMPOSITE & CERMETS

• FASERVERSTÄRKTE VERBUNDSTOFFE & WHISKER, FASERN, DRÄHTE

• POLYMER-MATRIX-VERBUNDSTOFFE & GFK, CFK, ARAMID, KEVLAR, NOMEX

• METALL-MATRIX-VERBUNDSTOFFE

• KERAMIK-MATRIX-KOMPOSITE

• KOHLENSTOFF-KOHLENSTOFF-VERBUNDSTOFFE

• HYBRIDVERBUNDSTOFFE

• STRUKTURELLE VERBUNDSTOFFE & LAMINARE VERBUNDSTOFFE, SANDWICHPLATTEN

• NANOKOMPOSITE

 

Hier eine kurze Liste der Verarbeitungstechnologien für Verbundwerkstoffe, bei denen wir Sie unterstützen können:

• KONTAKTFORMTEIL

• STAUBSAUGERBEUTEL

• DRUCKBEUTEL

• AUTOKLAV

• SPRÜHEN

• PULTRUSION

• PREPREG-HERSTELLUNGSPROZESS

• FADENWICKLUNG

• Schleuderguss

• VERKAPSELUNG

• GERICHTETE FASER

• PLENUMKAMMER

• WASSERSCHLAMM

• PREMIX / FORMMASSE

• SPRITZGUSS

• KONTINUIERLICHE LAMINIERUNG

 

Unsere Fertigungseinheit AGS-TECH Inc. fertigt und liefert seit vielen Jahren Verbundwerkstoffe an unsere Kunden. Um mehr über unsere Fertigungsmöglichkeiten zu erfahren, laden wir Sie ein, unsere Fertigungsstätte zu besuchenhttp://www.agstech.net