Ultrastyva och starka kompositer för strukturer med komplex geometri

Syfte och mål

Vi har i denna studie utvecklat, tillverkat och demonstrerat en ny kolfiberkomposit uppbyggd av högmodulkolfibrer i diskontinuerliga tejper slumpmässigt orienterade i planet. På detta sätt har vi visat att vi kan göra isotropa material som är endast 200 mikrometer tjocka (att jämföra med 1 mm för konventionella kontinuerliga fiberkompositer). Vi har dessutom utvecklat och verifierat beräkningsmodeller för att förutsäga kompositens egenskaper. Dessa modeller har vidare uttryckts i användbara ingenjörsmetoder.

Resultat och förväntade effekter

Genom kombinerade experimentella och teoretiska studier så har vi visat att vi kan nå hållfastheter väl över 900 MPa och styvheter på upp mot 160 GPa (isotropt i planet). Det är flera aspekter hos materialet som avgör dessa egenskaper. Först så behöver vi vidareutveckla tillverkningsprocessen för att nå högre fiberhalter (upp mot 60%). Sedan val av fiberstyvhet som får konsekvenser så väl på kompositens styvhet som hållfasthet. Vi förstår dessa effekter och kan nu därigenom designa materialet efter önskemål. Vi har vidare demonstrerat avsevärt reducerat kolfiberspill via metoden.

Upplägg och genomförande

Projektgruppen har gemensamt utvecklat och utvärderat materialet. Tejper tillverkades på Oxeon. Modifikationer i tejpkonfiguration utarbetades i samverkan med Chalmers. Tillverkningsprov gjordes på Oxeon, KTH och Chalmers. De slutliga laminaten tillverkades på Oxeon med stöd från Chalmers. Dragprovning och analys gjordes på KTH. Fraktografiska studier samt materialkataktärisering gjordes på Chalmers. Under projektets gång diskuterades processmetoder och förbättringar i processer i hela projektgruppen. Speciellt diskuterade industripartnerna kostnadsaspekter.