Одной из наиболее важных стадий технологического процесса для производителей композитов является процесс проектирования и создания формы будущего изделия.

И это не случайно, ведь ошибка, допущенная на этом этапе, может в буквальном смысле «очень дорого» обойтись самой компании. В итоге, это приведет к выпуску «брака», объем которого может измеряться тоннами и, применительно к композитам, абсолютно непригоден для повторной переработки. В результате - финансовые издержки, и потраченные нервы, как самих производителей, так и заказчиков, для которых подобный опыт работы с таким производителем скорее всего окажется последним. От качества изготовленной формы и оснастки, от точности её проектирования будет зависеть и весь последующий процесс производства изделий.

Обсудить вопросы проектирования, производства и подготовки форм к работе 3 июня 2010 г.  собрались ведущие компании отрасли на 1-ой международной конференции, посвященной формам и оснастке для производства изделий из композитов, организованной Союзом производителей композитов в рамках выставки «RosMould» в конференц-зале выставочного центра «Крокус Экспо».

Мероприятие собрало более 150 участников, что в очередной раз доказало огромный интерес к данной тематике со стороны производителей изделий из композитов. «Создание формы в несколько раз сложнее, и соответственно дороже, чем создание детали. А создание мастер-модели  – ещё более затратная процедура, зачастую является актом творчества и произведением искусства.  На этапе проектирования и изготовления оснастки  закладывается культура, философия и экономика  всего будущего производства»,  - подчеркнул, выступая перед аудиторией, директор компании ООО «Мастер Модель» Роман Паршин.

Многообразие сфер применения изделий из композитов определяет и  многообразие исходных материалов и технологий изготовления форм и оснастки для их производства.

Производство изделий из композитов (например, из углепластика, стеклопластика, «искусственного камня») предполагает изготовление форм из различных материалов. Это могут быть как традиционные (металлы), так и современные – те же композиты, преимущества которых при изготовлении форм вполне очевидны: при малом весе они имеет такие же показатели по прочности и жесткости. Конечно, для изделий, выпускающихся большими партиями, целесообразнее изготавливать металлические формы (ввиду их большей долговечности по сравнению с композитными формами), а вот для малосерийного производства и производства штучных изделий наиболее эффективно, с экономической точки зрения, делать композитные формы. Такие формы производитель может изготовить самостоятельно, прямо в цехе производства готовых изделий, что во многом снижает себестоимость последних. 

Одной из важнейших задач производства технологической оснастки для ручного контактного формования деталей из стеклопластика является - сокращение сроков её изготовления.

При традиционном подходе вначале изготавливается мастер-модель, а затем на её поверхности послойно наращивается стеклопластиковая матрица, поверхность которой является «негативным» отображением поверхности прототипа (мастер-модели). Для этой цели на рынке представлены специальные системы для изготовления форм, включающие связующие материалы, которые придают готовым изделиям улучшенные физико-механические характеристики, и наполнители.

В рамках программы конференции компания «Ashland» – мировой лидер по производству связующих материалов, представила новейшую систему быстрого изготовления стеклопластиковых форм. Ярослав Яшевский, ведущий специалист отдела технической поддержки компании, рассказал, об  использовании специальных продуктов, а именно:  матричного гелькоута Maxguart GT, cкинкоута (SkinCoat) - на основе винилэфирных смол AME – 6000 и уникальной матричной смолы AROPOL XО, которая обеспечивает готовой форме стабильность её геометрических размеров и высокое качество поверхности.

Вкратце представленную им технологию изготовления формы можно разделить на следующие стадии:

1) подготовка мастер-модели
2) нанесение гелькоута Maxguart GT
3) формование первого слоя пакета объема матрицы, используя в качестве связующего скинкоут AME-100
4) послойная выкладка или напыление стеклопластикового ламината, используя в качестве связующего смолу AROPOL XО.

Похожим методом ручного формования можно изготавливать формы и с помощью системы смол другого производителя - «Nord Composites», который был представлен на данном мероприятии своим дистрибьютором – компанией ООО «Полимерпром».

В настоящее время все больший интерес у производителей вызывает также технология инфузии, с помощью которой можно изготавливать как непосредственно изделия, так формы и оснастку. «Технология инфузии смолы известна уже много лет, но рост её применения, связанный с активным внедрением в авиастроительную отрасль, начался только в конце 90-х годов ХХ века. Процесс основан на выкладке сухих материалов на мастер-модель, предварительно обработанную для получения ровной и непористой поверхности. Затем пакет материалов покрывается внешним слоем peel-ply и прошитым полотном неструктурного материала (сетка распределения смолы). Далее укладывается вакуумный мешок, и подается смола в ламинат», - рассказал в своем выступлении Тарасов Алексей, представитель компаний «Huntsman» и «Корсил Групп». Компания «Huntsman» специально для производства термостойкой оснастки методом инфузии разработала систему эпоксидных смол Araldite®, характеризующихся низкой вязкостью и хорошей смачиваемостью волокон.

Еще одним технологическим решением, направленным на сокращение сроков изготовления оснастки для единичных образцов стеклопластиковых деталей - является изготовление матриц методом их фрезерования из полимерных модельных материалов. Такая технология была разработана и внедрена ООО «Композит-Групп». К неоспоримым преимуществам данной технологии директор компании Васюткин Сергей отнес:

–  сокращение сроков и стоимости изготовления матриц за счет исключения этапа изготовления мастер-модели; 
–  достаточно высокую точность получаемых деталей;
–  возможность быстрого тиражирования матриц за счет их параллельного изготовления (фрезерования);
–  полное исключение такого явления, как линейная усадка матриц, а к недостаткам:
– затраты труда квалифицированных специалистов трёхмерного проектирования и небольшой срок службы подобных матриц (из пенополиуретана) - от 1 до нескольких десятков съемов.

О программах и системах проектирования изделий и форм, в частности, такой как FiberSim («Vistagy»), подробно рассказал в своем выступлении Соха Никита - технический специалист компании ЗАО «Инновационные технологии и решения».

Отдельной секцией конференции была выделена тема разделительных составов и антиадгезионных агентов. В настоящее время существует два основных типа разделительных систем, которые могут использоваться для съема (выемки) изделий из композитов с (из) формы: одноразовые и полупостоянные разделительные смазки многократного использования.

Одноразовые разделительные смазки для форм делают снятие детали возможным благодаря своему когезионному разрушению. Сама природа такого разделения означает значительный переход антиадгезионного агента с формы на снимаемую деталь. Таким образом, часто возникают проблемы с последующей обработкой готовых изделий – окраской или склеиванием. 

Полупостоянные разделители содержат химически активные полимеры,  легко наносимые на поверхность формы и образующие химически инертную полимерную пленку с низкой поверхностной энергией. При отверждении разделительный состав с поверхностью формы образует единую структуру, что предотвращает отслаивание и делает возможным многократное использование формы без повторного нанесения разделительной системы. Отвержденный разделительный состав отличается полным отсутствием адгезии между формуемым изделием и матрицей.   Технический специалист компании «Henkel» Владимир Балабаев подробно рассказал о данном типе разделителей на примере однокомпонентных составов Frekote, производимых компанией.

Уровень технического и технологического оснащения отечественных предприятий,  производящих как изделия из композитов, так и исходные материалы для них, до сих пор оставляет желать лучшего, и компания, борющаяся за своего покупателя, не должна останавливаться в своем развитии, а должна находиться в постоянном поиске путей модернизации своего производства. Для обмена опытом и презентации новых современных решений постоянно проводятся отраслевые конференции и семинары, издается специализированная литература. В нашей стране устранить образовавший за годы перестройки и развала промышленности информационный вакуум пытается Издательский Дом «Мир Композитов», директор которого Ольга Гладунова в конце мероприятия представила отраслевую периодическую и специализированную литературу. В рамках своего выступления она также презентовала готовящийся к выходу в ноябре 2010 г. новый совместный проект Издательского Дома с Союзом производителей композитов – приложение к журналу «Композитный Мир» – «Композитный Мир ОБОРУДОВАНИЕ».  На страницах приложения будет размещена информация об  оборудовании для производства армирующих материалов, технологическом оборудовании для производства композитов,  вспомогательном оборудовании и инструментах,  роботизированных комплексах,  оборудовании для контроля и  диагностики изделий из композитов. Подробную информации о приобретении приложения и условиях размещения информации в нем можно получить в офисе Союзкомпозита по телефону: (495) 984-76-74 или по email: manager@uncm.ru

Союз производителей композитов благодарит всех принявших участие в работе конференции и приглашает продолжить разговор 25 ноября 2010 г. на 4-ой ежегодной международной конференции «Композиционные материалы: производство, применение, тенденции рынка». Более подробную информацию по данному мероприятию можно найти на нашем сайте www.uncm.ru.

Лукичева Наталья,
менеджер проектов,
Союз производителей композитов.