Kuivien lujitteiden käyttö ATL-tekniikassa

Abstract

Komposiitteja on perinteisesti valmistettu käsityönä, mutta jo vuosikymmeniä on komposiittituotteiden valmistuksessa hyödynnetty myös automatisoituja valmistusmenetelmiä. Materiaalivaihtoehtoja on lukuisia, esimerkiksi muovimatriisiin voidaan lisätä lujitteena hiili-, lasi- tai aramidikuituja. Automatisointia käytetään parantamaan valmiin tuotteen laatua, ja lisäksi tuotteiden tasalaatuisuus paranee. Tämä kandidaatintyö on kirjallisuuskatsaus kahteen toisiaan muistuttavaan automatisoituun valmistusmenetelmään. Työssä tutustutaan automatisoituun nauhalaminointiin (ATL) ja automatisoituun kuitulaminointiin (AFP) sekä niissä käytettyihin materiaaleihin. Myös muutamia teollisuudenaloja ja käytännön sovelluskohteita, jotka näitä valmistusmenetelmiä hyödyntävät, on esitelty. Automatisoitu nauhalaminointi (ATL) hyödyntää erilaisia leveitä lujitemateriaaleja. Perinteisesti niin sanotut prepreg-teipit, eli esikyllästetyt puolivalmisteet, ovat olleet valtakäytössä, mutta tässä työssä tutustuttiin myös kuiviin lujitteisiin. Kuivien lujitteiden käyttö ATL:ssa vaatii ottamaan huomioon erilaiset prosessiparametrit prepregeihin verrattuna. Esimerkiksi kuivien lujitteiden jäykkyys edellyttää pienempiä jännityksiä valmistuksen aikana, eikä tuotantonopeutta välttämättä saada yhtä suureksi kuin prepregien kanssa. Kuivia lujitteita käyttämällä voivat ATL:n kustannukset pienentyä verrattaessa prepreg-materiaalien käyttöön. Automatisoidussa kuitulaminoinnissa (AFP) käytetään kapeita teippejä ja sillä on mahdollista valmistaa monimutkaisempia muotoja sisältäviä komposiittituotteita, mutta valmistusmenetelmä muutoin on hyvin samankaltainen ATL:n kanssa. ATL-valmistuksessa hyödynnetään paljon prepreg-lujitteita. Kuitenkin kuivilla lujitteilla, esimerkiksi hiili- ja lasikuitupreformeilla, on mahdollista saada valmistus edullisemmaksi ja laadukkaammaksi. Prepregit ovat kuitenkin olleet valtakäytössä, mutta myös kuiville lujitteille löytyy käyttökohteita. Yleisesti ATL:a hyödynnetään nykyään matkustaja- ja sotilaslentokoneiden ja tuulivoimaloiden osien valmistuksessa. Myös autoteollisuus on alkanut hyödyntää automatisoituja valmistusmenetelmiä. Työssä kuitenkin havaittiin kuivien lujitteiden käytön yhä olevan vähäisempää kuin prepregien.