Postup výroby kompozitových dílů


I. Výroba skořepinových dílů

     Skořepinové díly jsou vyráběny do naseparovaných negativních forem.

1. Nanášení gelcoatu
     Gelcoat nanášíme buď jemným štětcem nebo lépe stříkací pistolí.
Je potřeba aplikovat dostatečně tlustou vrstvu gelcoatu, aby dokonale kryl strukturu výrobku, zvláště u světlých odstínů gelcoatu na uhlíkových dílech. Dáváme pozor na stékání na kolmých stěnách forem. Je lepší stříkat více tenkých vrstev, ale vždy na ještě mokrý povrch vrstvy předchozí (při stříkání na již zavadnutý povrch předchozí vrstvy gelcoatu hrozí její "zvednutí"). Pomocí šablon je možnost kombinovat různé barvy gelcoatu, nebo použitím transparentního gelcoatu nechat vyniknout vnitřní strukturu dílu (bývá použito u dílů vyráběných z uhlíkových nebo hybridních tkanin).


2. Úprava ostrých vnitřních hran forem
     Před kladením první vrstvy tkaniny je potřeba vnitřní rohy formy vyplnit směsí laminační pryskyřice a plniva, protoze ani jemné tkaniny neokopírují přesně ostré úhly a právě v těchto místech by vznikaly bubliny...
Jako plnivo se používají mikrobalóny, které svou nepatrnou hmotností, snižují hmotnost takto vyplněných rohů a mezer. Na vyplnění mezer pevnostně namáhaných dílů se jako plnivo používá sekaná bavlna.

Obr. 1 Vzniku bublin v oblasti rohů se zabrání vyplněním směsí pryskyřice a plniva



3. Ruční kladení tkanin
     Na první vrstvu kladenou do formy se používá jemnější tkanina, která lépe kopíruje povrch formy. Gramáž tkaniny zavisí na členitosti a velikosti formy.
Každou vrstvu, před položením další vrstvy, je potřeba důkladně prosytit laminační pryskyřicí bez zbytečných bublin. Dbáme na orientaci tkanin podle výkresové dokumentace. Pryskyřici používáme pouze v nezbytně nutném množství, větší množství pryskyřice má nepříznivý vliv na výsledné mechanické vlastnosti a hmotnost. K sycení tkanin se používá nejčastěji váleček nebo štětec. Použití válečku se jeví příznivější vzhledem k možnosti vytlačení přebytečné pryskyřice, není ale možné jeho použití na členitějších dílech.
K syceni rovingů je lepší použít jednoduché "protahovací" zařízení. Jeho příklad je na dalším obrázku...

Obr. 2 Zařízení pro sycení rovingů


4. Použití vakuového stolu
     Pro zlepšení výsledných vlastností, je vhodné použít na pevnostně namáhané díly technologii vakuového stolu . Při použití této technologie klademe na poslední vrstvu ještě vrstvu odtrhové tkaniny, použití této tkaniny je vhodné zejména v místech budoucích lepených spojů. Odrhovou tkaninu po vytvrzení sejmeme a výsledný povrch je připraven pro lepení, i bez jinak nutného broušení.
Na odrhovou tkaninu klademe perforovanou folii, která nasaje přebytečnou pryskyřici. Další vrstvu tvoří prodyšná tkanina která slouží k odsátí vzduchu i z jinak těžko dostupných míst formy.
Poslední vrstvu tvoří vlastní krycí folie, kterou po obvodu formy důkladně utěsníme. K utěsnění se používá oboustranná lepící páska dostatečné šířky.
Každá netěsnost vede ke ztrátě vakua a tím ke zhoršení vlastností dílu, proto také forma nesmí obsahovat žádné ostré hrany o které by hrozilo protržení folie.

5. Spojování skořepinových dílů
     Ke spojování dílů s menší tloušťkou stěny, které jsou vyráběny pouze ručním kladením do negativní formy, je možné použít spojování tzv. za mokra.

Postup spojování:
  • ihned po prosycení všech vrstev ostřihneme tkaniny na jedné polovině formy kolem okraje a tkaniny na druhé polovině formy zastřihneme s přídavkem. Na druhé polovině formy postupujeme stejně pouze zrcadlove obráceně
  • pohybem polovin forem přitlačíme přesahující tkaninu na druhou polovinu formy
  • poslední operací je příhlazení tkanin a vytlačení bublin z místa spoje. Tuto operaci provedeme speciálním válečkem, nebo hladítkem
U dílů s větší tloušťkou stěny je část vrstev zastřižena na hranu, a přesahy vytvoříme pouze na zbývajících vrstvách tkanin. Poloviny lze samozřejmě také

Obr.3 Spojování skořepinových dílů zamokra


II. Výroba sendvičových dílů

     Sendvičové díly jsou také vyráběny do naseparovaných negativních forem technologií vakuového stolu. Použití této technologie je nezbytné z důvodů tváření jádra do formy.

1. Nanášení gelcoatu
     Do naseparované formy začínáme opět nanášením gelcoatu, postup je shodný jako u výroby skořenin.

2. Úprava ostrých hran a přechodů
     Přes ostré hrany nebo plochy s malým poloměrem není možné materiál jádra tvářet, proto v těchto místech je použito výhradně skořepinové konstrukce.
V místě přechodu mezi sendvičem a skořepinou je vhodné jádro zbrousit do klínu. V místě přechodu je použita opět směs pryskyřice a plniva.

3. Kladení tkanin do formy a výroba pomocí vakuového stolu
     Sendviče používané při výrobě malých letounů mají většinou na vnějším potahu použity dvě vrstvy tkanin.
První vrstva tkaniny je opět jemnější ze stejných důvodů jako u skořepinových dílů. Druhá vrstva mívá větší gramáž, stejně jako tkanina použita na vnitřní potah.
Postup kladení je u vrstev, které jsou použity na vnějším potahu, je shodný s postupem výroby skořepinových dílů. Dalším krokem je položení rozměrově připraveného jádra do formy, a laminování vnitřních vrstev potahu. Posledním krokem je příprava sendviče na vakuování.
Stejně jako u skořepin položením odtrhové tkaniny, perforované folie a prodyšné tkaniny. Utěsněním krycí folie a odsátím vzduchu vývěvou končí tato část výroby.
Takto jsou vyráběny potahy křídla a ocasních ploch většiny celokompozitových letounů.

4. Spojování vytvrzených dílů
     Spojování sendvičových panelů není možné jako u skořepin za mokra.
Proto je nutné lepení až po dokonalém vytvrzení sendviče. Lepení probíhá stále ve formách. Lepení je možné tzv. natupo, což není vhodné z pevnostního hlediska. Proto se spoj zesiluje přilaminováním pásu tkaniny.
Často jsou k tomu připraveny samostatné formy, tak aby zesilující pás přesně kopíroval spojovaný díl bez zbytečných mezer.


III. Dokončení dílů
     Jednou možností je přestříkání celků tenkou vrstvou gelcoatu, a po vytvrzení přebroušení celého povrch brusným papírem postupně o zrnitosti 1000 až 2500. Potom ještě je celý povrch vyleštěn do vysokého lesku. Tímto postupem nejsou na dílech patrné spoje jednotlivých panelů. Tento postup používájí například firmy Schempp–Hirth a DG při výrobě celokompozitových větroňů.
Druhou možností je pouhé vyleštění povrchu po vyjmutí z forem, bez dodatečného stříkání a nutnosti broušení. Potom, jsou ale vidět v místech dělících rovin tenké švy, a to i přes použití probarvené pryskyřice při spojování dílů.


Použitá literatura:
MIDDLETON D. H.: Composite Materials in Aircraft Structure. Longman Scientific & Technical, J. Wiley & Sons, New York, 1990
BARON CH.: Modernen rumpfbau. Verlag für technik und handwerk GmbH, Baden – Baden, 1994
HOLLAND P.: Formenbau und glasfasertechnik. Verlag für technik und handwerk GmbH, Baden – Baden, 1997
R & G: Flüssigkunststoffe, R & G GmbH Waldenbuch



Efin©