Dźwięk, który działa jak klej. To ma być przyszłość samochodów i samolotów
Wykorzystując technologię druku 3D i technikę łączenia ultradźwiękowego, naukowcom z TU Graz w Szwajcarii udało się uzyskać niezwykle wytrzymałe połączenie drewna, z metalem i kompozytem polimerowym. Wszystko to bez użycia klejów lub śrub, jedynie za pomocą dźwięku.
Nowa technika produkcyjna może być stosowana zarówno w motoryzacji, jak i lotnictwie. Ale lista potencjalnych zastosowań jest znacznie dłuższa.
Jako materiały testowe wykorzystano buk, dąb, poliamid wzmocniony włóknem węglowym i polisiarczek fenylenu, stal nierdzewną 316L i stopy Ti-64.
Naszą motywacją jest przede wszystkim ochrona środowiska. Dzięki nowym procesom produkcyjnym drewno, a więc surowiec odnawialny, mógłby zastąpić komponenty wykonane z materiałów energochłonnych lub trudnych do recyklingu
- mówi Sergio Amancio, z Instytutu Materiałoznawstwa, Łączenia i Formowania Politechniki w Grazu (TU Graz).
Drewno, jako surowiec odnawialny jest neutralny dla klimatu, a jednocześnie lekki i wytrzymały, co czyni go atrakcyjnym do wykorzystania w produkcji pojazdów. Jednym z dotychczasowych wyzwań było łączenie drewna i innych materiałów w pojeździe, takich jak metale i kompozyty polimerowe, w trwały sposób. Problem ten został właśnie rozwiązany.
Więcej o nowych materiałach i technologiach przeczytasz na Spider`s Web:
Klejenie dźwiękiem
Jak za pomocą dźwięku można połączyć drewno i tworzywo sztuczne? Tu cała na biało wchodzi nauka z najnowszymi technologiami w roli głównej.
W łączeniu ultradźwiękowym do drewnianego elementu przy użyciu sonotrody (urządzenia, które przenoszą drgania ultradźwiękowe na obrabiany przedmiot) przykłada się drgania o wysokiej częstotliwości i niskiej amplitudzie. W kontakcie z elementem bazowym - w tym przypadku polimerem lub polimerowym materiałem kompozytowym - tarcie generuje ciepło na styku, które topi powierzchnię części polimerowej.
Stopiony polimer wnika w naturalnie porowatą powierzchnię drewna. W ten sposób można uzyskać bardzo stabilne połączenie punktowe, z mieszanki mechanicznego blokowania (ponieważ stopiony plastik ponownie krzepnie w drewnie) i sił adhezji.
Mnóstwo zastosowań
Ta technika jest szczególnie odpowiednia dla dużych elementów i struktur 2D, ponieważ uzyskujemy precyzyjnie zlokalizowane połączenie punktowe
- wyjaśnia Awais Awan, który poświęcił swój doktorat technologii łączenia przy użyciu energii ultradźwiękowej.
Połączenia punktowe zostały przetestowane mechanicznie z dużym powodzeniem. Połączenia można również dodatkowo wzmocnić poprzez wstępną obróbkę powierzchni drewna, taką jak teksturowanie laserowe.
W przyszłości zespół planuje współpracę z partnerami z branży motoryzacyjnej, lotniczej i meblarskiej w celu dalszego udoskonalenia technologii.
