eng
В январе три года исполняется компании "Нанотехнологический Центр Композитов" (НЦК), которая является одной из наиболее современных инжиниринговых и производственных организаций в российской композитной отрасли. НЦК разрабатывает и изготавливает изделия из композитов, проводит НИОКР и ОТР, инвестирует в инновационные стартапы, оказывает консультационные услуги.
НЦК оснащен комплексом оборудования для реализации самых современных технологий производства композитов, причем многие машины были доработаны и усовершенствованы инженерами центра.
Лаборатории
НЦК располагает лабораториями для испытания строительных материалов и композитов, которые решают широкий круг задач: служат базой для НИОКР, осуществляют входной контроль сырья и контроль качества выпускаемой продукции, а также проводят испытания по заказу сторонних организаций.
Лаборатория для испытания композитов располагает оборудованием для тестирования прочности на растяжение, сжатие, изгиб, испытаний падающим грузом, ударной вязкости, диэлектрической прочности. Система контроля напряженных состояний измеряет деформации под нагрузкой и используется для неразрушающего контроля. 3D-сканер позволяет создавать цифровые модели готовых изделий, а 3D-принтер служит для изготовления прототипов изделий с целью проверки правильности проектирования их геометрии. Лаборатория имеет аттестат о технической компетенции в области испытания пластиков, композитов, тканей, связующего и строительных материалов, выданный системой добровольной сертификации продукции наноиндустрии АНО "Наносертифика".
Участок механообработки
На участке механообработки изготавливаются элементы для технологического оборудования, закладные, формы, элементы оснастки. Участок оснащен высокоточным токарным и токарно-фрезерным оборудованием японского и российского производства.
Также на участке эксплуатируется высокоточный станок последнего поколения для гидроабразивной резки, который позволяет работать с самыми разными материалами, включая легированные и углеродистые стали, цветные металлы и сплавы, бетон, камень, полимеры, композиты, стекло, древесину. Скорость водяной струи с частицами абразива на выходе из режущей головки в несколько раз превышает скорость звука. В процессе резки отсутствует термическое воздействие на материал при минимальной ударной нагрузке. Возможна как линейная, так и фигурная резка, причем края получаемых деталей не требуют дополнительной механической обработки.
вакуумная инфузия
На участке вакуумной инфузии на предварительно подготовленную оснастку выкладывается материал и/или наполнитель и формируется герметизирующий технологический пакет. Под действием вакуума связующее заполняет пустоты и пропитывает наполнитель. Вакуумная инфузия обеспечивает высокое качество композиционного изделия в сочетании с экономичностью процесса и позволяет изготавливать детали больших габаритов. Значительная часть установленного на участке оборудования была спроектирована инженерами центра.
Вакуумная инфузия используется в производстве продукции для авиа-, авто- и судостроения, строительных конструкций, сельского хозяйства. В частности, по этой технологии в НЦК начали изготавливать элементы композитных кузовов для модульных автобусов – соответствующее соглашение было подписано в середине октября на выставке "Открытые инновации 2014" с венгерской инжиниринговой компанией Evopro. Применение легких стеклопластиков обеспечивает снижение массы автобусов с возможностью использования экономичных двигателей, работающих на дизельном топливе, сжатом газе или электричестве. При этом высокая прочность композита обуславливает безопасность и долговечность кузова. Модульный принцип позволит создавать из унифицированных деталей и узлов автотранспорт различного размера. Окончательная сборка автобусов будет выполняться в Венгрии, но в рамках проекта российская сторона формирует комплект конструкторской и технологической документации, который позволит наладить лицензионное производство кузовов на других предприятиях. Следует отметить, что специалисты НЦК оптимизировали конструкцию элементов с учетом анизотропии свойств композиционных материалов. Прототип автобуса демонстрировался на выставке общественного транспорта "ЭкспоСитиТранс", где получил высокую оценку специалистов. Первые 50 автобусов планируется изготовить в 2015 году.
пултрузия
Пултрузия – протяжка пропитанного стекло- или углеволокна через нагретую фильеру с получением прочных деталей, имеющих постоянную поперечную структуру. Участок оснащен линиями компании Pultrex и MPI, которые имеют высокую степень автоматизации и могут эксплуатироваться в непрерывном режиме. Пултрузия позволяет изготавливать профили неограниченной длины различной геометрии и характеризуется минимальными технологическими отходами.
Полученный профиль находит применение в изготовлении окон, витражей, ограждающих и несущих конструкций. В частности, на базе этого профиля НЦК разработал композитные перильные ограждения для мостов. Такие перила не подвержены коррозии, не покрываются наледью и не требуют окраски, что обуславливает низкую стоимость эксплуатации в течение всего срока службы. В случае повреждения элементы конструкций могут быть легко заменены. Уже запущен пилотный проект, в рамках которого перильные ограждения будут установлены на 14 мостах в Пензенской, Ульяновской, Саратовской и Оренбургской областях, в том числе, на федеральной автомобильной трассе М5 "Урал" (Москва – Челябинск). Общая протяженность установленных конструкций превысит 1300 метров.
Еще одна интересная разработка – сороудерживающие решетки для гидроэлектростанций, которые защищают турбины от попадания крупного мусора. Замена традиционных металлических профилей пултрузионными стеклопластиковыми конструкциями обеспечивает не только увеличение срока службы решеток, но и сокращение потерь мощности ГЭС в зимний период. Поскольку композит подвержен обледенению в значительно меньшей степени, чем сталь, при отрицательных температурах не происходит существенного снижения напора, а значит, не сокращается количество вырабатываемой электроэнергии. Стеклопластиковые сороудерживающие решетки успешно прошли проверку на МГЭС "Каллиокоски" в Карелии.
Возможности производства пултрузионных профилей неограниченной длины использована для создания сердечника для воздушных ЛЭП. Замена стального сердечника на легкий композитный обеспечивает возможность увеличения сечения провода и, соответственно, повышения передаваемой мощности без замены опор. Также использование композита способствует уменьшению температурных деформаций провода.
Также на пултрузионных линиях центра производится композитная арматура и другие высокотехнологичные продукты.
намоткА
На московской площадке НЦК установлено оборудование для дискретной намотки предварительно пропитанного ровинга или ленты на форму (мандрель), которое позволяет изготавливать трубы, конструкционные профили, баллоны и емкости. После намотки необходимого количества слоев стекло-, угле- или комбинированного волокна изделие на мандреле помещается в печь для полимеризации связующего. Максимальный диаметр изделий – 1600 мм.
Изготовленные методом намотки трубы могут использоваться как в ЖКХ, так и в нефтегазовой отрасли. По сравнению со стальными аналогами при равном диаметре они имеют в 3–4 раза меньший вес, что обеспечивает существенное сокращение затрат на транспортировку и монтажные работы. Композитные трубы характеризуются высокой химической стойкостью и низкой теплопроводностью. Для повышения прочности они армируются и могут выдерживать большие давления. В зависимости от условий эксплуатации срок службы изделий составляет от 50 до 100 лет.
Также методом намотки изготавливаются опоры для систем освещения, ЛЭП, рекламных и информационных щитов. Такие опоры легче стальных и железобетонных конструкций и не требуют обслуживания в процессе эксплуатации.
Участки напыления, термовакуумного формования и литья под давлением
На участке напыления рубленное волокно, диспергированное в струе связующего, с помощью специального пистолета наносится на оснастку с последующим уплотнением полученного слоя валиком. Технология позволяет изготавливать крупногабаритные конструкции, не подверженные высоким нагрузкам, и пригодна для мелко- и среднесерийного производства.
Методом термовакуумного формования в НЦК изготавливаются панели облицовки, элементы вентиляционного оборудования, плафоны для светильников и фонарей.
Распространенная в производстве изделий из полимеров технология – литье под давлением. Этот способ характеризуется высокой производительностью и легко автоматизируется, а изделия не требуют последующей обработки. Литье под давлением позволяет вводить в состав термопластов стекло- и углеволокно, а также другие добавки. С использованием этой технологии НЦК производит фурнитуру для различных изделий, не подверженные коррозии головки для пожарных рукавов, которые выдерживают в два раза большее давление, чем металлические аналоги, и другую продукцию.
Внедрение нанотехнологий
и другие тенденции
При производстве некоторых видов продукции НЦК в связующее вводятся специальные нанодобавки, которые модифицируют свойства композиционных материалов – увеличивают прочность и долговечность, повышают огнестойкость, а также стойкость к УФ-излучению. Кроме того, предприятие использует наноструктурированное углеродное волокно.
Помимо внедрения нанотехнологий, совершенствование производства композитов определяет ряд тенденций, о которых рассказал Алексей Раннев, директор департамента продуктов НЦК: "Можно отметить снижение доли ручного труда и повышение автоматизации технологических процессов. Например, в крупносерийное производство внедряются автоматизированные решения для выкладки и раскроя тканей, пропитки и выполнения других операций, что позволяет повысить производительность, снизить затраты и сократить влияние на качество “человеческого фактора”. Еще один тренд – улучшение свойств материалов, как волокон, так и полимеров. Мы внимательно отслеживаем тенденции развития композитной отрасли и стремимся внедрять в НЦК наиболее передовые решения". ■
Редакция благодарит Алексея Раннева за экскурсию по производству. В следующем номере журнала читайте интервью генерального директора НЦК Михаила Столярова.
Лаборатории
НЦК располагает лабораториями для испытания строительных материалов и композитов, которые решают широкий круг задач: служат базой для НИОКР, осуществляют входной контроль сырья и контроль качества выпускаемой продукции, а также проводят испытания по заказу сторонних организаций.
Лаборатория для испытания композитов располагает оборудованием для тестирования прочности на растяжение, сжатие, изгиб, испытаний падающим грузом, ударной вязкости, диэлектрической прочности. Система контроля напряженных состояний измеряет деформации под нагрузкой и используется для неразрушающего контроля. 3D-сканер позволяет создавать цифровые модели готовых изделий, а 3D-принтер служит для изготовления прототипов изделий с целью проверки правильности проектирования их геометрии. Лаборатория имеет аттестат о технической компетенции в области испытания пластиков, композитов, тканей, связующего и строительных материалов, выданный системой добровольной сертификации продукции наноиндустрии АНО "Наносертифика".
Участок механообработки
На участке механообработки изготавливаются элементы для технологического оборудования, закладные, формы, элементы оснастки. Участок оснащен высокоточным токарным и токарно-фрезерным оборудованием японского и российского производства.
Также на участке эксплуатируется высокоточный станок последнего поколения для гидроабразивной резки, который позволяет работать с самыми разными материалами, включая легированные и углеродистые стали, цветные металлы и сплавы, бетон, камень, полимеры, композиты, стекло, древесину. Скорость водяной струи с частицами абразива на выходе из режущей головки в несколько раз превышает скорость звука. В процессе резки отсутствует термическое воздействие на материал при минимальной ударной нагрузке. Возможна как линейная, так и фигурная резка, причем края получаемых деталей не требуют дополнительной механической обработки.
вакуумная инфузия
На участке вакуумной инфузии на предварительно подготовленную оснастку выкладывается материал и/или наполнитель и формируется герметизирующий технологический пакет. Под действием вакуума связующее заполняет пустоты и пропитывает наполнитель. Вакуумная инфузия обеспечивает высокое качество композиционного изделия в сочетании с экономичностью процесса и позволяет изготавливать детали больших габаритов. Значительная часть установленного на участке оборудования была спроектирована инженерами центра.
Вакуумная инфузия используется в производстве продукции для авиа-, авто- и судостроения, строительных конструкций, сельского хозяйства. В частности, по этой технологии в НЦК начали изготавливать элементы композитных кузовов для модульных автобусов – соответствующее соглашение было подписано в середине октября на выставке "Открытые инновации 2014" с венгерской инжиниринговой компанией Evopro. Применение легких стеклопластиков обеспечивает снижение массы автобусов с возможностью использования экономичных двигателей, работающих на дизельном топливе, сжатом газе или электричестве. При этом высокая прочность композита обуславливает безопасность и долговечность кузова. Модульный принцип позволит создавать из унифицированных деталей и узлов автотранспорт различного размера. Окончательная сборка автобусов будет выполняться в Венгрии, но в рамках проекта российская сторона формирует комплект конструкторской и технологической документации, который позволит наладить лицензионное производство кузовов на других предприятиях. Следует отметить, что специалисты НЦК оптимизировали конструкцию элементов с учетом анизотропии свойств композиционных материалов. Прототип автобуса демонстрировался на выставке общественного транспорта "ЭкспоСитиТранс", где получил высокую оценку специалистов. Первые 50 автобусов планируется изготовить в 2015 году.
пултрузия
Пултрузия – протяжка пропитанного стекло- или углеволокна через нагретую фильеру с получением прочных деталей, имеющих постоянную поперечную структуру. Участок оснащен линиями компании Pultrex и MPI, которые имеют высокую степень автоматизации и могут эксплуатироваться в непрерывном режиме. Пултрузия позволяет изготавливать профили неограниченной длины различной геометрии и характеризуется минимальными технологическими отходами.
Полученный профиль находит применение в изготовлении окон, витражей, ограждающих и несущих конструкций. В частности, на базе этого профиля НЦК разработал композитные перильные ограждения для мостов. Такие перила не подвержены коррозии, не покрываются наледью и не требуют окраски, что обуславливает низкую стоимость эксплуатации в течение всего срока службы. В случае повреждения элементы конструкций могут быть легко заменены. Уже запущен пилотный проект, в рамках которого перильные ограждения будут установлены на 14 мостах в Пензенской, Ульяновской, Саратовской и Оренбургской областях, в том числе, на федеральной автомобильной трассе М5 "Урал" (Москва – Челябинск). Общая протяженность установленных конструкций превысит 1300 метров.
Еще одна интересная разработка – сороудерживающие решетки для гидроэлектростанций, которые защищают турбины от попадания крупного мусора. Замена традиционных металлических профилей пултрузионными стеклопластиковыми конструкциями обеспечивает не только увеличение срока службы решеток, но и сокращение потерь мощности ГЭС в зимний период. Поскольку композит подвержен обледенению в значительно меньшей степени, чем сталь, при отрицательных температурах не происходит существенного снижения напора, а значит, не сокращается количество вырабатываемой электроэнергии. Стеклопластиковые сороудерживающие решетки успешно прошли проверку на МГЭС "Каллиокоски" в Карелии.
Возможности производства пултрузионных профилей неограниченной длины использована для создания сердечника для воздушных ЛЭП. Замена стального сердечника на легкий композитный обеспечивает возможность увеличения сечения провода и, соответственно, повышения передаваемой мощности без замены опор. Также использование композита способствует уменьшению температурных деформаций провода.
Также на пултрузионных линиях центра производится композитная арматура и другие высокотехнологичные продукты.
намоткА
На московской площадке НЦК установлено оборудование для дискретной намотки предварительно пропитанного ровинга или ленты на форму (мандрель), которое позволяет изготавливать трубы, конструкционные профили, баллоны и емкости. После намотки необходимого количества слоев стекло-, угле- или комбинированного волокна изделие на мандреле помещается в печь для полимеризации связующего. Максимальный диаметр изделий – 1600 мм.
Изготовленные методом намотки трубы могут использоваться как в ЖКХ, так и в нефтегазовой отрасли. По сравнению со стальными аналогами при равном диаметре они имеют в 3–4 раза меньший вес, что обеспечивает существенное сокращение затрат на транспортировку и монтажные работы. Композитные трубы характеризуются высокой химической стойкостью и низкой теплопроводностью. Для повышения прочности они армируются и могут выдерживать большие давления. В зависимости от условий эксплуатации срок службы изделий составляет от 50 до 100 лет.
Также методом намотки изготавливаются опоры для систем освещения, ЛЭП, рекламных и информационных щитов. Такие опоры легче стальных и железобетонных конструкций и не требуют обслуживания в процессе эксплуатации.
Участки напыления, термовакуумного формования и литья под давлением
На участке напыления рубленное волокно, диспергированное в струе связующего, с помощью специального пистолета наносится на оснастку с последующим уплотнением полученного слоя валиком. Технология позволяет изготавливать крупногабаритные конструкции, не подверженные высоким нагрузкам, и пригодна для мелко- и среднесерийного производства.
Методом термовакуумного формования в НЦК изготавливаются панели облицовки, элементы вентиляционного оборудования, плафоны для светильников и фонарей.
Распространенная в производстве изделий из полимеров технология – литье под давлением. Этот способ характеризуется высокой производительностью и легко автоматизируется, а изделия не требуют последующей обработки. Литье под давлением позволяет вводить в состав термопластов стекло- и углеволокно, а также другие добавки. С использованием этой технологии НЦК производит фурнитуру для различных изделий, не подверженные коррозии головки для пожарных рукавов, которые выдерживают в два раза большее давление, чем металлические аналоги, и другую продукцию.
Внедрение нанотехнологий
и другие тенденции
При производстве некоторых видов продукции НЦК в связующее вводятся специальные нанодобавки, которые модифицируют свойства композиционных материалов – увеличивают прочность и долговечность, повышают огнестойкость, а также стойкость к УФ-излучению. Кроме того, предприятие использует наноструктурированное углеродное волокно.
Помимо внедрения нанотехнологий, совершенствование производства композитов определяет ряд тенденций, о которых рассказал Алексей Раннев, директор департамента продуктов НЦК: "Можно отметить снижение доли ручного труда и повышение автоматизации технологических процессов. Например, в крупносерийное производство внедряются автоматизированные решения для выкладки и раскроя тканей, пропитки и выполнения других операций, что позволяет повысить производительность, снизить затраты и сократить влияние на качество “человеческого фактора”. Еще один тренд – улучшение свойств материалов, как волокон, так и полимеров. Мы внимательно отслеживаем тенденции развития композитной отрасли и стремимся внедрять в НЦК наиболее передовые решения". ■
Редакция благодарит Алексея Раннева за экскурсию по производству. В следующем номере журнала читайте интервью генерального директора НЦК Михаила Столярова.
Отзывы читателей
