Konstrukcje lekkie mają dobrą koniunkturę. Odgrywają kluczową rolę w osiąganiu celów związanych z ochroną klimatu. Konferencja Lightweight Future Day 2021, to wydarzenie organizowane przez firmę Engel - producenta maszyn i dostawca rozwiązań systemowych, po raz kolejny pokazało, że konstrukcje lekkie są kluczową technologią na drodze do świata neutralnego pod kątem CO2, a termoplasty mają w tym swój duży udział.
Przedstawiciele najważniejszych branży, jak motoryzacja i dostawcy dla przemysłu samochodowego, konstruktorzy rowerów i motocykli, branża lotnicza, sportowa i rekreacyjna oraz przedstawiciele renomowanych instytutów badawczych prezentowali podczas Lightweight Future Day 2021 aktualne rozwiązania i założenia. Ponad 500 uczestników otrzymało wiele cennych obserwacji, w sumie z 15 wykładów, prezentujących aktualne osiągnięcia i trendy w dziedzinie lekkich konstrukcji we wszystkich obszarach, podejmując również dyskusję. Po każdym wykładzie odbywała się sesja pytań i odpowiedzi, moderowana przez dr Norberta Müllera, dyrektora działu badań smart machine Engel oraz dr Bastiana Brenkena, prezesa Clusters Composites United. Obaj eksperci poprowadzili program z dużym profesjonalizmem i wiedzieli, jak stworzyć niezobowiązującą i pełną humoru atmosferę konferencji. Z powodu nadal utrzymującej się pandemii koronawirusa, konferencja Lightweight Future Day odbyła się w tym roku wirtualnie. Uczestnicy pochodzili przede wszystkim z Europy, głównie z Niemiec, Wielkiej Brytanii i Beneluksu, ale „nawet kilku ekspertów od konstrukcji lekkich z USA nie odstraszyły poranne godziny imprezy”, jak podkreśla Christian Wolfsberger, Business Development Manager Lightweight Composites w Engel i organizator Lightweight Future Days,
Kompozyty termoplastyczne przyspieszają produkcję seryjną
Kompozyty termoplastyczne i odpowiednia technologia produkcji zdecydowanie ułatwiają produkcję seryjną, przy dużych seriach, jak wyjaśnił w pierwszej prezentacji Michael Thienel, ekspert w dziedzinie rozwoju koncepcji drzwi u dostawcy motoryzacyjnego Brose: „Dzięki inteligentnemu połączeniu materiałów udało nam się w tym przypadku opracować innowacyjny system drzwi, który w konstrukcjach lekkich, funkcjonalności i swobodzie designu wyznacza nowe standardy”. W porównaniu do tradycyjnych produktów bazujących na stali oszczędzamy do pięciu kilogramów, czyli 40 procent masy - przy zachowaniu wytrzymałości na zderzenie. Przy czym grubość ściany, jaką uzyskujemy jest na poziomie zaledwie 0,6 milimetra.” Jego firma dostarcza od 2018 r. milion modułów drzwi z termoplastów wzmacnianych włóknem rocznie. Nowy detal konstrukcyjny zastępuje pozostałe elementy drzwi oparte na stali. Sumarycznie pozwala to zaoszczędzić kolejny kilogram masy w każdych drzwiach a dodatkowo system jest bardziej ekonomiczny.
Dr Norbert Müller, dyrektor działu badań smart machine Engel (po prawej) i Dr. Bastian Brenken, prezes Composites United e.V. (po lewej) moderowali programem i sesją pytań i odpowiedzi
W wielu prezentacjach na Lightweight Future Day widać, że droga do nowoczesnych konstrukcji lekkich wiedzie przez przetwarzanie termoplastów. Dlatego na termoplasty stawia również FACC, specjalista w dziedzinie podzespołów z konstrukcji lekkich w lotnictwie. Firma ma na uwadze zwłaszcza przyszłościowy rynek „Urban Air Mobility”, załogowe taksówki powietrzne i bezzałogowe drony w miejskim ruchu lotniczym, jak objaśniał Rene Adam Director Research & Technology przedsiębiorstwa. Oczekuje się, że produkcja osiągnie poziom od 5000 do 30 000 komponentów rocznie. W porównaniu do produkcji na potrzeby dużych samolotów, obliczanej na około 1000 sztuk rocznie, są to znacznie większe liczby. Wykorzystywane dotychczas przede wszystkim w budowie samolotów duroplasty, ze względu na długi czas utwardzania nie są odpowiednie dla wymaganych tu krótkich cyklów.
Możliwość recyklingu sprawia, że lekkie konstrukcje są bliższe idei zrównoważonego rozwoju
Jednak również w tradycyjnej konstrukcji samolotów termoplasty będą w przyszłości odgrywać większą rolę, ponieważ branża lotnicza sama sobie postawiła cel neutralności klimatycznej do roku 2050. - Procesy produkcyjne w branży lotniczej ulegną całkowitej zmianie. Odlewy hybrydowe, klejenie na zimno i rapid forming aktualnie nie są jeszcze procesami standardowymi. Musimy wyraźnie poprawić strukturę koszów i sam cykl produkcyjny. W FACC wierzymy, że z tych powodów termoplasty będą kluczowym materiałem do produkcji przyszłych kompozytowych, włóknowych tworzyw sztucznych w branży lotniczej - mówi Rene Adam.
Na wielu wykładach przewijał się inny temat: doskonała zdolność do recyklingu tworzyw termoplastycznych w porównaniu z raczej ograniczoną możliwością recyklingu materiałów kompozytowych z włókien termoutwardzalnych. Georg Käsmeier, Managing Partner w firmie inżynieryjnej Forward Engineering, zwrócił uwagę, że UE chce w ramach inicjatywy Green Deal, aby gospodarka zamkniętego obiegu stała się obowiązującą normą. - Teraz mamy właściwy moment w procesie rozwoju produktu by przejść z myślenia liniowego na cyrkularne i aby uwzględniać proces recyklingu już podczas designu produktu - zachęcał uczestników konferencji.
W badaniu przeprowadzonym w jego przedsiębiorstwie porównano bilans CO2 przy produkcji pedału hamulca na bazie termoplastów pierwotnych, materiałów bio i termoplastów z recyklingu. Okazało się przy tym, że potencjał oszczędności CO2 przy stosowaniu termoplastów z zawartością recyklatu jest znaczny. - Wierzymy, że materiały termoplastyczne mają duży potencjał w zakresie zrównoważonego rozwoju. W tym celu konieczne jest jednak wprowadzenie procesów recyklingowych na skalę przemysłową. Widzimy jednak chęć skonfrontowania się z tymi wyzwaniami w przemyśle - mówi Käsmeier.
