Kompositmaterial i GlobaLiTH

Till skillnad från tidigare år hade studenterna det här året en speciell hållfasthetsgrupp vars uppgift var att räkna på olika belastningsfall och kontrollera att konstruktionen skulle kunna hålla för de påfrestningar som den kan komma att utättas för.

Hållfasthetsgruppen ritade en kompositstomme av glasfiberarmerad polyester som håller ihop hela fordonet och dess hjulupphängningar, samtidigt som den rymmer batterier och laddare samt bär all last.

Glasfiber-polyesterkompositen rostar inte, har lång hållbarhet och gör att fordonet klarar av att lastas med över 450 kg.

De kompositdelar som används i GlobaLiTH är tillverkade i Skyllermarks kompositverkstad med hjälp av vakuuminfusion, en teknik som ger möjlighet till hög kontroll av fiberhalt och styrka i konstruktionen och är mycket snabbare än vanlig handuppläggning.

Ett försök att minska förvirringen

Det råder en stor okunskap hos många idag när det gäller polymera kompositer och deras egenskaper. Detta trots att kompositer är en grundförutsättning för många produkters kvalitet och funktion exempelvis fritidsbåtar, vindkraftverk och flygplan.

Kompositer är en kombination av två material som har bättre mekaniska egenskaper än summan av de två ingående beståndsdelarna. Ofta används en fiber för att ge styvhet och styrka och en så kallad matris som skyddar och håller ihop fibrerna. Matrisen är ofta en av en plast.

I tillämpningar som kräver hög prestanda och låg vikt lämpar sig kolfiberkompositer bra.

Fibrerna kan vara allt från millimeterlånga bitar klippt glasfiber till vävda mattor med meterlånga fibertrådar. Allt kan väljas för just den applikation som ska byggas. Mängden fiber och fibrernas rikning påverkar också slutproduktens egenskaper. För att få extra styrka i någon del av konstruktionen kan man förstärka just där med extra fiber i rätt riktning i förhållande till belastningen. Till skillnad från plåtkonstruktioner så är det enkelt att variera tjockleken i konstruktionens olika delar. Om man behöver en viss tjocklek i en viss del i konstruktionen är det lätt att göra just den delen tjockare, man slipper alltså göra hela konstruktionen tjockare vilket givetvis sparar vikt. Det är alltid bra att minska mängden material som går åt, men i fordon är vikten särskillt viktig. 

Chassit till GlobaLiTH använder en komposit av polyester och glasfiber och tillverkas med vakuuminfussion. Chassit har en tjocklek som varierar mellan 5 mm där de är som tunnast och 18 mm där de tar upp högst påfrestningar. En enda del håller ihop hela fordonet och dess hjulupphängningar, samtidigt som den rymmer batterier och laddare samt bär all last. Hållbarheten är mycket lång. Fritidsbåtar från 70-talet som byggts med samma material är fortfarande idag fullt funktionsdugliga. Polyester bryts inte ner av omgivningens påfrestningar och rostar inte. Den ekonomiska kalkylen blir därmed mycket god för ägaren som kan lita på att konstruktionen håller i decenier. Dessutom bidrar den långa livstiden till att miljöbelastningen blir lägre än för fordon tillverkade av stål.

Impregnera den så ska den stå emot viss väta - GlobaLiTH använder hållbara kompositmaterial och kan köras även blötare väder.

Ordlista

Polymer - är en lång kedja av upprepade molekylsammansättningar, så kallade monomerer, sammanhållna av kovalenta bindningar.

Plast - är en sammansättning av en eller flerar polymerer och någon typ av tillsats, vanligen färgpigment, mjukgörare eller UV-skydd. Det finns två huvudsakliga grupper av plast, termoplaster och härdplaster.

Termoplaster - dessa plasters egenskaper är temperaturberoende, därvav prefixed termo-. Termoplaster mjuknar och blir formbara vid uppvärmning men återfår sina mekansiska egenskaper igen vid nedkylning. Genom att smälta ner produkter tillverkade i temoplaster går det att återvinna plasten. Exempel på termoplaster är eten och propen.

Härdplaster - härdplaster är plaster till vilka en härdare måste tillsättas för att de ska stelna, härdprocessen är inte reversibel och härdplaster kan därför inte smältas eller omformas efter att de härdats. Den vanligaste härdplasten är polyester.

Handuppläggning - är en traditionell metod att bygga med härdplast och glasfiber. Glasfibern läggs i en form och varje lager glasfiber som läggs upp väts med matris för hand. Detta är det traditionella sättet att tillverka fritidsbåtar. Det är omständligt, tar ganska mycket tid och ger en dålig arbetsmiljö. Dessutom blir resultatet en komposit med låg fiberhalt och därmed ganska låg styrka i förhållande till sin vikt.

Vakuuminfusion - går ut på att en stabil form byggs för det som ska gjutas. Sedan läggs glasfibern i formen tillsammans med olika processacceleratorer, som kanaler och flödesmattor för snabbare transport av matrisen. Efter det täcks glasfibern med en plastfilm och slutligen ansluts en vakuumpump i ena änden. I andra änden sugs matrisen in. Matrisen sugs genom glasfibern tills den väter ut hela detaljen. Denna metod ger ett överlägset resultat gällande fiberhalt och styrka i konstruktionen, dessutom går processen snabbt och eftersom plasten och dess härdare befinner sig i ett slutet system så blir miljön i produktionslokalen god. Detta är den metod som Skyllermarks använder i sin produktion och därför har vi självklart även byggt GlobaLiTHernas chassi med denna metod.