auta z bavlny sníží náklady za kompozitní materiály | Trendy | autoweek.cz

Auta z bavlny sníží náklady za kompozitní materiály

Auta z bavlny sníží náklady za kompozitní materiály

21.01.2015 | Rybecký Vladimír | Trendy

Zesílený kompozit z uhlíkových a konopných vláken je levnější a ekologičtější hybridní kompozit, jenž zastane funkci kompozitů vyráběných jen z uhlíkových vláken.

Trabant 601 měl řadu chyb, k nimž patřila i křehká karoserie zhotovená z Duroplastu, tvrdého plastu vyrobeného z bavlněného odpadu a fenolové pryskyřice. Proto se o tomto vozidle na Západě říkalo, že je vyroben z lepenky. Nyní to však vypadá, že to bude Trabant, kdo se bude smát naposled, neboť vědci hledají způsob, jak vyrobit automobily z bavlny a dalších botanických vláken, z nichž vytvářejí novou třídu hybridních kompozitů.

 

Nové standardy pro emise, bezpečnost a spotřebu v Evropě i Severní Americe požadují vozidla, která budou pevnější a současně lehčí, což znamená, že ocel a hliník ustupují kompozitním materiálům na bázi uhlíku. Tyto plasty zpevněné uhlíkovými vlákny (CFRP) se v podstatě skládají z tkaniny z uhlíkových vláken zesílených pryskyřicí, což jim poskytuje pevnost a odolnost. Vylepšováním použitých materiálů mohou inženýři měnit složení kompozitu tak, aby vyhovovalo konkrétnímu použití.

 

Tyto kompozity jsou lehké, pevné, odolné a již se osvědčily v řadě oborů počínaje závody formule 1 přes letadla a chirurgickými protézami konče. Avšak jejich používání vyžaduje kompromisy. Technicky špičkové uhlíkové kompozity jsou sice úžasné materiály, ale jsou také drahé a obtížně se vyrábějí. Alternativy, jako jsou skleněná vlákna, mohou snížit náklady, bývají však těžší a nejsou tak pevné.

 

Aplikační centrum pro výzkum dřevitých vláken ve Fraunhoferově institutu pro výzkum dřeva WKI (Wilhelm Klauditz Institut) v Braunschweigu hledá přírodní alternativy materiálů CFRP v rámci kompozitů z přírodních rostlinných vláken získávaných ze lnu, konopí, bavlny nebo dřeva. Jak je patrné u Trabantu a jeho kompozitního bavlněného materiálu Duroplast, novinkou není základní myšlenka, ale to, jak ji Fraunhoferův institut aplikuje.

 

Rostlinné kompozity se na první pohled nezdají být příliš dobrou volbou. Nejsou zdaleka tak pevné nebo odolné jako uhlíkové kompozity, ale jsou levné jako skleněné kompozity a lehčí než sklo. Kromě toho rostlinná vlákna shoří čistě beze zbytků.

 

Důmyslné je spojit biotextilii s uhlíkovými vlákny. Rostlinná vlákna nemají uhlíková vlákna nahradit, ale doplnit. Například pevnost a odolnost panelu vyrobeného z kompozitu nemusí být všude stejná. Místo toho je možné uhlíkové kompozity využít v oblastech, které jsou vystaveny velkému namáhání a opotřebení, zatímco rostlinné kompozity se použijí v jiných částech. Výsledkem spojení těchto dvou typů kompozitů je levnější a ekologičtější hybridní kompozit, jenž zastane funkci čistě uhlíkových kompozitů.

 

Tyto hybridní kompozity se zdají být poměrně jednoduché, ale jejich vytvoření není tak snadné. Podle Fraunhoferova institutu se rostlinná vlákna obvykle vyrábějí pro použití v textiliích, což znamená, že jsou zpracována tak, aby hladce procházela spřádacími stroji, tkalcovskými stavy a dalšími textilními stroji.

Inženýři, pracující s kompozitními materiály, však potřebují vlákna, která jsou zpracována tak, aby reagovala s pryskyřicí způsobem podobným zdrsňování stěny, na níž má pevně držet sádra. V případě kompozitu může správné zpracování vlákna zvýšit odolnost materiálu až o 50 %. Taková úprava je běžná u uhlíkových vláken, ale Fraunhoferův institut uvádí, že dosud není jasné, jak zacházet s rostlinnými vlákny. Institut rovněž studuje způsob, jak vyrábět hybridní kompozity v průmyslovém měřítku, jak je recyklovat a jak obnovovat materiály v panelech.