Новые стеклянные пузыри позволили сократить композитный вес на 40%

Компания 3M выпустила новую версию своей технологии стеклянных пузырей, которая могла бы помочь сократить вес листовых композитов до 40 %. При этом он открывает новые возможности для автомобильных крыльев, крышек багажника, дверных панелей и сборок фар.

Новые 3M Glass Bubbles S32HS, по сообщениям, позволят листовым композитам иметь удельный вес, примерно равный удельному весу воды. Для сравнения, алюминий имеет удельный вес примерно в 2,5 раза больше, чем у воды, тогда как титан в 4,5 раза тяжелее, а сталь в 7,5 раза тяжелее воды. «Это прорыв, потому что до сих пор большинство листовых композитов имели плотность от 1,2 до 1,4 грамма на кубический сантиметр», — сказал Джо Боммарито, глобальный бизнес-менеджер 3M, Design News . «Это позволяет нам опускаться ниже 1.0 (г / см3) и по-прежнему иметь поверхность, пригодную для рисования».

Новые стеклянные пузырьки 3M S32HS позволяют листовым композитам иметь плотность 1,0 г / см 3. (Источник изображения: 3M Co.)

Порошкообразные стеклянные пузырьки, изготовленные из натриево-известково-боросиликатного стекла, служат в качестве добавки, заменяя полимерный или наполнительный материал, используемый в обычных листовых композитах. Поскольку пузырьки измеряют только 25 мкм в диаметре, десятки тысяч из них обычно используются, даже в небольшой части.

3M сказал, что новая порода стеклянных пузырей привлекает внимание автопроизводителей и формовочных машин, в основном из-за растущего спроса промышленности на снижение веса в транспортных средствах. «Учитывая текущую гонку за электрификацию, OEM-производители смотрят на каждый грамм, который они могут вывести из автомобиля», — сказал Боммарито. «Так что-то вроде этого для них большая новость».

Новые пузырьки S32HS — это эволюция технологии, предлагаемой 3M в течение примерно 40 лет. Первоначальные микросферы использовались в нефтяных, газовых и промышленных применениях. Однако около десяти лет назад 3M выкатили новую версию микросфер, которые можно было использовать в формованных деталях. С того времени удельный вес пузырьков снизился с 0,60 в 2008 году до 0,46 в 2012 году до 0,32 в новом продукте.

Листовая композитная часть с использованием новейших пузырьков в конечном итоге будет иметь удельный вес около 1,0, сказал Боммарито. Это делает его на 20% лучше, чем композит с литым формованием с использованием ранних пузырьков 3M и примерно на 50% лучше, чем композит с литым формованием с использованием обычных наполнителей.

Боммарито сказал, что новые пузырьки имеют прочность раздавливания около 6000 фунтов на квадратный дюйм, что ниже, чем у предшественников. Тем не менее, их прочность достаточно для использования в литье под давлением. «В отличие от литьевых деталей, где вы можете видеть более высокие давления, листовые композиты не нуждаются в очень высоком давлении», — сказал нам Боммарито. «Таким образом, с прочностью 6000 фунтов на квадратный дюйм пузырьки могут противостоять процессам SMC и обеспечивать еще более легкий вес».

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:

Spider Glue обеспечивает понимание того, как улучшить клей
Материал исполняет по-разному в темноте
Материал открывает дорогу для электроники, роботы, которые могут отремонтировать себя

Боммарито сказал, что жесткость и прочность на разрыв получаемых композитов зависят от состава материала, используемого формовщиком. Он не предлагал каких-либо конкретных показателей механических свойств, но сказал, что материалы могут быть сформулированы так, чтобы они отвечали сильным потребностям конкретных автомобильных применений.

Это не первый раз, когда 3M нацелил стеклянные пузыри на автомобильную промышленность. 3M продали более ранние версии этой технологии в 2015 году в Chevrolet Corvette, где они были задействованы в строительстве задних панелей. Но последнее снижение плотности, в сочетании с растущим акцентом на автомобильный легкий вес, делает технологию еще более сильным кандидатом на будущие автомобильные детали.

«Это почти 50% снижение веса по сравнению с традиционными листовыми композитами», — сказал Боммарито. «Это делает листовые композиты более актуальными и интересными для всех видов автомобильных приложений».

Старший технический редактор Чак Мюррей пишет о технологии уже 34 года. Он присоединился к Design News в 1987 году и занимался электроникой, автоматикой, гидравликой и авто.