Müşteri BAŞARI HİKAYESİ
Diferansiyel Taramalı Kalorimetri ve Kinetik Neo Yazılımı ile Kompozitlerin Kürlenmesinin Optimize Edilmesi
Karbon Bisiklet Jantı Üretim Sürecinin Nasıl Optimize Edilebileceğine İlişkin Bir Saha Raporu
Merkezi Faenza'da (Orta İtalya, Emilia Romagna Bölgesi Karbon Vadisi) bulunan bir İtalyan şirketi olanBlacks S.r.l. karbon, cam, aramid elyaflar ve hibrit kumaşlar gibi gelişmiş kompozit malzeme bileşenlerinin el yatırması ve otoklavKürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme yoluyla tasarımı, prototipi ve üretiminde uzmanlaşmıştır. Aşağıda, DSC verileri ve kinetik analizi yoluyla bir otoklavKürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme döngüsünün optimizasyonu ile ilgili bir başarı öyküsünü özetliyoruz. Bu proje, hem Blacks Ar-Ge'nin hem de NETZSCH uygulama desteğinin uzmanlığını bir araya getirdi.
„Kürlenme derecesini önceki iki bisiklet jantı için yaptığımız gibi DSC ile test ettiğimizde, kinetik olarak optimize edilmiş kürlenme döngüsünün sadece üretim süresini neredeyse yarıya indirmemizi değil, aynı zamanda kürlenme derecesini daha da iyileştirmemizi sağladığını fark ettik. Gerçek bir mutlu son.“
Blacks Ar-Ge Müdürü Dr. Chiara Leonardi şöyle açıklıyor:
" NETZSCH Analyzing & Testing ile işbirliğimiz, hem prepregleri hem de kürlenmiş ürünleri kontrol etmemizi sağlayan NETZSCH tarafından Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Termogravimetrik Analizör(TGA) ile donatılmış bir laboratuvar kurarak süreç kontrolümüzü genişletmeye karar verdiğimizde başladı.
Kompozit sektöründeki kapsamlı deneyimi ve özel odağı nedeniyle NETZSCH adresini seçtik. Kompozit malzemelerin karmaşıklığı özel bilgi ve özel çözümler gerektirmektedir ve NETZSCH bu sektördeki uzmanlığını sürekli olarak kanıtlamıştır.
Cihazlarının kalitesinin ötesinde, NETZSCH'un olağanüstü müşteri hizmetleri ile öne çıkıyoruz: duyarlı ve bilgili müşteri hizmetleri ekibi sayesinde selection cihazından satın alma sonrası desteğe kadar olan yolculuk sorunsuzdur. Zamanında yardım, sorun giderme rehberliği ve sürekli destek, Blacks ve NETZSCH arasındaki ortaklığı güçlendirerek paha biçilmez olduğunu kanıtladı."
Meydan okuma kabul edildi:
Karbon Bisiklet Jantı Üretimi
dr. Leonardi, "Günlük ihtiyacımız, gelen hammaddeler, prepreglerin yaşlanması, Cam Geçiş SıcaklığıCamsı geçiş, inorganik camlar, amorf metaller, polimerler, farmasötikler ve gıda bileşenleri gibi amorf ve yarı kristal malzemelerin en önemli özelliklerinden biridir ve malzemelerin mekanik özelliklerinin sert ve kırılganlıktan daha yumuşak, deforme olabilir veya kauçuksu hale dönüştüğü sıcaklık bölgesini tanımlar.cam geçişleri, elyaf içeriği ve nihai ürünlerimizin kürlenme derecesi gibi konularda rutin ölçümler yapmak" diyor.
Kendilerinden bir karbon bisiklet jantı üretmeleri istendiğinde Blacks, termal analiz kullanımını ve NETZSCH uygulama uzmanlarının desteğini içeren yeni bir zorlukla yüzleşmeye karar verdi.
Bu bisiklet jantı için hedeflenen kürlenme derecesi, müşteri tarafından talep edilen hem mekanik hem de termal performans seviyelerini sağlamak için %95 olarak belirlendi. Bu değer, Blacks'in termal analiz laboratuvarı tarafından gerçekleştirilen selected prepreginin ilk karakterizasyonundan sonra tanımlanmıştır.
Üretim aşaması başladığında, Blacks için iki ana hedefe ulaşmak için uygun bir termal döngü bulmaları gerektiği açıktı: önceden ayarlanmış kürleme hedefine ulaşmak ve işlem sürelerini kısaltmak.
"Yaklaşımımız, öncelikle prepreg'in teknik veri sayfasında önerilenKürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme döngüsünü uygulamaktır. İlk prototip jant olan 'SN1'in otoklav konsolidasyonu için de durum böyleydi. Ancak bu ilk üretim, istenenÇapraz geçiş noktasıFrekans taraması veya zaman/sıcaklık taraması gibi reolojik testlerde, çaprazlama noktası numunenin "geçiş" noktasını belirtmek için uygun bir referans noktasıdır. çapraz bağlanma seviyesine ulaşmak içinKürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sonrası işlemlere ihtiyaç olduğunu gösterdi" diyor Dr. Leonardi.
Elde edilen kürlenme seviyesini nitelemek için, DSC 214 Polyma kullanılarak hem kürlenmemiş reçine (prepreg) üzerinde bu malzemenin toplam kürlenme entalpisini (Htot) değerlendirmek için hem de - aynı koşullar altında - kalan kürlenmeyi (Hres) ölçmek için bir SN1 numunesi üzerinde DSC ölçümleri yapıldı.
Şekil 1, iki ölçüm için DSC eğrilerini ve değerlendirilenEkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir. ekzotermal kürlenme sinyallerini göstermektedir.
Kürlenme derecesi (α) aşağıdaki denklemle hesaplanmıştır:
SN1 için α değeri %94,5 olarak sonuçlanmıştır, dolayısıyla hedeflenenden daha düşüktür.
Hedeflenen Kürlenme Derecesine Nasıl Ulaşılır?
Başka herhangi bir yararlı bilginin yokluğunda, classic yöntemi maksimum sıcaklığın artırılıp artırılmayacağını veya İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal segmentin süresinin uzatılıp uzatılmayacağını değerlendirir.
Ancak bu deneme-yanılma yaklaşımı zaman alıcıdır; ayrıca uzun otoklav duruş süreleri ve yüksek hammadde tüketimi gerektirir. Dahası, her zaman kullanılabilir değildir: Örneğin, maksimum sıcaklık seçimi reçinenin kendi Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen bir reaksiyonudur. ayrışma sıcaklığı ile sınırlıdır.
İşte bu noktada NETZSCH know-how'ı devreye girdi.
"İlkine benzer birKürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme döngüsü uygulayarak, ancak uzun süreli bir durağanlıkla ikinci bir prototip jant üretmeye karar verdik. Bu döngü hedeflenen kürlenme derecesine ulaşsa da, ortaya çıkan 8 saatlik toplam döngü süresi üretim kapasitemiz için çok uzundu," diye devam ediyor Dr. Leonardi. "Bu nedenle NETZSCH adresinden yeni ve daha hızlı bir termal profil bulmamıza yardımcı olmasını istedik. Prepreg üzerinde bazı yeni DSC ölçümleri gerçekleştirdik ve verileri Kinetics Neo yazılımı ile sihir yapan NETZSCH adresine ilettik."
Kinetik çalışmalar yapmak için, tam bir termal analiz ölçümü için normalde en az üç farklı ısıtma rampası veya üç farklı İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklık zorunludur.
Bu durumda Blacks 1, 2, 5 ve 10 K/dak hızlarında dinamik rampalar uygulamaya karar verdi. Sonuçta elde edilen değerlendirilmiş termogramlar Şekil 2'de gösterilmektedir.
Kinetik Çalışmaların Gerçekleştirilmesi ve Malzeme Davranışının Tahmini
Farklı proses senaryoları için kürlenme davranışını tahmin etmek amacıyla, dört farklı ısıtma rampasında ölçülen DSC verileri NETZSCH Kinetics Neo yazılımına yüklenmiştir.
Şekil 3, yazılımda mevcut olanlar arasından seçilen modelsiz yaklaşımın uygulanması sonucunda elde edilen dönüşüm uyumunu göstermektedir: Bu, NETZSCH tarafından kinetik simülasyon deneyimi olmayan kullanıcıları ve genel olarak zaman alan değerlendirmelerin genellikle üretim ihtiyaçlarıyla uyumlu olmadığı endüstriyi desteklemek için tasarlanmış "Sayısal Optimizasyon" adı verilen yeni bir matematik tekniğidir.
Ayrıca, aşırı ısınmayı ve dolayısıyla malzeme hasarını önlemek için, maksimum reaksiyon hızı, SN2 prototipini üretmek için kullanılan kürleme döngüsü için ölçülen değeri asla aşmamasını sağlamak üzere yazılımda sınırlandırılmıştır.
Yeni tasarlanan kürleme döngüsü için toplam sürenin 260 dakika olduğu ortaya çıktı; bir öncekinin 480 dakikasına kıyasla bu, üretimde zaman tasarrufu için gerçekten umut verici görünüyordu.
Peki ya hedeflenen kürleme derecesi?
Daha Kısa Süre, Daha İyi Kürleme Verimliliği
Blacks yeni optimize edilmiş kürleme döngüsüne güvendi ve bunu üçüncü bir prototip (SN3) üretmek için uygulamaya karar verdi.
"Kürlenme derecesini önceki iki bisiklet jantı için yaptığımız gibi DSC ile test ettiğimizde, kinetik olarak optimize edilmiş kürlenme döngüsünün sadece üretim süresini neredeyse yarıya indirmemizi değil, aynı zamanda kürlenme derecesini daha da iyileştirmemizi sağladığını fark ettik. Gerçek bir mutlu son," diye sözlerini tamamlıyor Dr. Leonardi.
Gerçekten de, Blacks S.r.l. tarafından CFRP bisiklet jantının otoklav üretim döngüsü, istenen kürleme hedefine ulaşan önceki döngüye kıyasla zaman açısından %46 oranında azaltıldı; dahası, hedeflenen kürleme derecesini bile aştı (%96,1'lik bir sonuçla) ve aynı zamanda aşırı ısınmayı önledi.
Tablo 1, her bir bisiklet jantının üretimine ilişkin tüm ilgili verilerin karşılaştırmasını bir bakışta göstermektedir.
Bu vaka çalışması, kombine bir DSC-Kinetiği yaklaşımı ile üretim döngülerinin nasıl optimize edilebileceğini açıkça göstermektedir. Deneme yanılma yöntemiyle üretime kıyasla, malzeme karakterizasyonu ve simülasyonu çok daha verimlidir ve sadece birkaç miligram reçine gerektirir, böylece kompozit endüstrisine hem hammadde hem de üretim süresi açısından büyük maliyet tasarrufu sağlar.
Teşekkür
Blacks S.r.l. ve NETZSCH arasındaki işbirliği yıllardır aktiftir ve diğer alanlara da yayılmıştır. Dr. Chiara Leonardi sık sık konferanslarda, seminerlerde ve web seminerlerinde konuk konuşmacımız olmuştur.
Ayrıca Blacks sürekli büyümektedir ve şu anda fabrikalarını iki katına çıkarma sürecindedir. Yine Faenza'da bulunan yeni üretim tesisi, 150'ye kadar çalışana, modern otoklavlara, ekipmanlara ve araçlara ev sahipliği yaparak Blacks'in operasyonel ve Ar-Ge kapasitesinde önemli bir artış sağlayacak.
Bu büyüme, Blacks'in mükemmellik ve yenilik arayışına olan bağlılığını bir kez daha teyit etmiştir.
Blacks'in Kanıtlanmış Mükemmellik vizyonumuzu paylaştığı gerçekten görülüyor!
Müşterimizi gelecek perspektifleri için kutluyor, Dr. Chiara Leonardi'ye desteği için bir kez daha teşekkür ediyor ve birlikte yeni zorluklarla yüzleşmeyi dört gözle bekliyoruz.
