Zásady návrhu zařízení pro lisování skleněných vláken: Přesná integrace procesu založená na kontinuálním vytvrzování
Zařízení na pultruzní lisování skelných vláken je základním zařízením pro dosažení nepřetržité výroby vlákny-plastů vyztužených plasty. Jeho konstrukční princip se točí kolem tří hlavních linií: kontinuální trakce, přesné vytvrzování a stabilní tvarování. Prostřednictvím integrace multidisciplinárních technologií vytváří účinný a kontrolovatelný výrobní systém.
Konstrukce zařízení je založena na mechanismu formování materiálu. Sklolaminát se skládá z vláken a pryskyřičných kompozitů. Proces pultruze vyžaduje tažnou sílu k nepřetržitému průchodu svazků vláken -impregnovaných pryskyřicí vyhřívanou formou, kde se pryskyřice zesíťuje- a teplem se vytvrzuje, čímž se nakonec vytvoří produkt s konstantním průřezem-. Proto je základní logikou zařízení simulovat a zlepšovat tento fyzikálně-chemický proces. Prostřednictvím synergie mechanické struktury a řídicího systému zajišťuje dostatečnou impregnaci vláken, rovnoměrné teplotní pole a sladění trakce a rychlosti vytvrzování.
Z konstrukčního hlediska se návrh zařízení řídí principem funkční modularizace. Systém rámu příze musí zajistit, aby více pramenů vláken bylo uspořádáno paralelně s vyváženým napětím, aby se zabránilo proplétání nebo uvolňování, které by mohlo ovlivnit přesnost uspořádání. Předtvarovací zařízení používá vodicí drážky a přítlačné válce k prvotnímu tvarování volných svazků vláken do tvaru blízkého průřezu výrobku-, čímž se snižuje riziko přemístění vláken ve formě. Impregnační nádrž má otevřený nebo uzavřený design v kombinaci s míchacími a teplotními regulačními zařízeními, aby bylo zajištěno, že viskozita pryskyřice a doba impregnace vlákna jsou optimálně sladěny. Ohřev formy je klíčovým designovým zaměřením, typicky navržený se segmentovanými teplotními zónami (předehřívání, gelování, vytvrzování a chlazení). Proces reakce pryskyřice je řízen vedením tepla a konvekcí; hladkost vnitřní stěny formy a přesnost dutiny přímo určují kvalitu povrchu výrobku a rozměrové tolerance. Trakční stroj musí mít výstupní charakteristiku konstantní síly nebo konstantní rychlosti a jeho upínací mechanismus a převodový systém musí působit proti reakční síle generované smršťováním, aby byla zachována kontinuální a stabilní trakce. Řezací jednotka provádí synchronní řezání s pevnou délkou- podle nastavené délky, což vyžaduje vysoký stupeň koordinace mezi akcí a trakční rychlostí.
Návrh řídicího systému ztělesňuje inteligentní jádro. Moderní zařízení obvykle využívají jako jádro PLC nebo průmyslový počítač, který integruje řízení s uzavřenou-smyčkou pro více parametrů, jako je teplota, tlak a rychlost. Senzory poskytují-zpětnou vazbu v reálném čase o kolísání teploty, kolísání tažné síly a změnách viskozity pryskyřice v různých zónách formy a dynamicky upravují topný výkon a rychlost tahu, aby byla zajištěna stabilita procesu. Kromě toho musí být při návrhu zohledněna optimalizace energetické účinnosti, jako je využití rekuperace odpadního tepla ke snížení spotřeby energie na chlazení nebo optimalizace kanálů toku formy a distribuce teplotních zón pomocí simulace ke snížení plýtvání materiálem.
Celkově lze říci, že konstrukčním principem zařízení pro pultruzní lisování ze skleněných vláken je přeměnit nepřetržitou výrobu vláknem-vyztužených materiálů na kvantifikovatelné a replikovatelné přesné inženýrství prostřednictvím přesného přizpůsobení mechanických struktur a inteligentního dynamického řízení, které poskytuje základní podporu pro velkosériovou-výrobu kompozitních materiálů.