Nová volnost v konstruování

Během veletrhu K 2007 představil DuPont novou hybridní technologii MetaFuse™ nanokovy- plasty. S touto technologií se dají zhotovovat součástky, které propojují pevnost a tuhost kovů s nízkou hmotností výkonných plastů. Vývojářům otevírají nový svět, v němž jsou na hlavu postaveny tradiční hybridy plast – kov. Jde o výsledek společného vývoje DuPont, Morph Technologies Inc.a Integran Technologies Inc. (obě společnosti jsou z Kanady), stejně jako PowerMetal Technologies (USA). Při tom jsou ultrapevné kovové vrstvy nanášeny v přesných tloušťkách na součásti z technických plastů, které mohou být komplexně tvarovány. Tak vznikají lehké komponenty, které ve srovnání s hořčíkem nebo hliníkem dosahují podobné tuhosti a dokonce vyšší pevnosti. Kovová vrstva je vynikající, poněvadž je založena na nanokrystalické struktuře kovu. Tato struktura způsobuje pevnost, která se nedá s tradičními metodami nanášení vrstev dosáhnout. Nanokrystalické k ovy Pro MetaFuse™ nanokovové-plastové hybridy používaná patentovaná metoda poskytuje nanokrystalické kovy, jejichž střední velikost zrna s cca 20 nm je asi 1000krát menší než u obvyklých kovů a jejich pevnost je 2 až 3krát vyšší než u typických ocelí a nikl-chromových vrstev. Díky extrémně vysoké pevnosti nanokrystalických kovů stačí tenké stěny s typickou tloušťkou 25 až 200 ?m k vytvoření vysoce pevných hybridů. S tradiční chemickou, příp. elektrochemickou galvanotechnikou nebo odlučováním plynné fáze (CVD) to není možné. In ovace: k ov n a plastu Při vývoji MetaFuse™ nanokovplast- hybrid byly využity speciální vlastní podnikové materiály a metody DuPontu. Neobyčejné u tohoto systému je, že kov je nanášen na místa, kde se tuhost maximálně zvyšuje. Pro ohybová a torzní zatížení je tato vnější „pokožka součásti“ na nejvzdálenějších místech od „neutrálních vláken“. Tam jsou tahová a tlaková napětí maximální, poněvadž rostou úměrně se vzdáleností od „neutrálních vláken“. Právě zde se optimálně uplatní vynikající vlastnosti nanokovů. Tuhost v ohybu součásti stoupá, poněvadž je součinem modulu pružnosti a momentu setrvačnosti plochy. Druhý činitel při tom roste exponenciálně s odstupem vrstev od neutrálních vláken. Analogicky to platí také pro torsní tuhost a pevnost. V obou případech má tedy nanokovová vrstva, nacházející se na povrchu součásti, maximální vliv na zatížitelnost součásti. Pro stanovení vlastností MetaFuse™ hybridního systému byly prováděny pokusy s různými substráty a technických plastů. Typická zvýšení charakteristických hodnot (ohybová tuhost, multiaxiání rázy a pevnost v tahu) je na obrázku. Týká se zkušební tyče vyrobené vstřikovým litím ze Zytel PA 66zesíleným 25 váhovými % skleněných vláken s nanesenou 100 ?m vrstvou z nanokrystalické slitiny niklu a železa. Oproti plastu bez nanesené vrstvy dosáhneme zvýšení ohybového modulu a rázové pevnosti na dvojnásobek až čtyřnásobek. Skutečné hodnoty jsou silně závislé na geometrii vzorku, síle kovové vrstvy a substrátu. Například pevnost v tahu je přímo úměrná množství kovu. MetaFuse hybridy si zachovávají velmi dobré mechanické vlastnosti i při vyšších teplotách, při kterých nepovlakované plasty zaznamenávají značné škody. MetaFuse hybridy mohou být při dlouhodobých provozních teplotách zvýšených o 50 až 75 °C. Výsledky ovšem zase závisí na použitém substrátu – plastu. Různorodé možnosti Řada praktických aplikací nevyžaduje úplné nanokovové povlakování, často stačí cílené selektivní nánosy pro docílení požadovaných vlastností. Konvenční metody pokovení jsou mnohdy obtížně proveditelné nebo jsou drahé. Selektivně můžeme pokovit vnitřní plochy, připojovací body, příruby apod. Kromě pevnosti a tuhosti přináší MetaFuse i další přednosti, jako je odolnost proti opotřebení, odolnost proti tečení, elektrická vodivost, chemická stabilita, elmg stínění, snížená permeabilita pro plyny a kapaliny, stejně jako UV stabilita a odolnost vůči hydrolýze. Rozsah aplikací Četné aplikační možnosti existují v automobilovém průmyslu, zábavní elektronice, u sportovního zboží, ale i v jiných oborech. Příklady: motorové olejové vany, kryty hlav válců, vodní a hydraulická čerpadla, těsnění, napínače ozubených řemenů, skříně převodovek a jejich komponenty, lišty palivového vstřikování, kryty elektromotorů, fixování sloupků řízení, součásti podvozku, rámy, kryty mobilních telefonů, součásti jízdních kol, rybářské pruty a hlavy golfových holí. Aplikace hybridních součástí směřuje k menším, jednoduše montovatelným a zatíženým strukturám, poněvadž substituce lisovaných plechů není nákladově efektivní. Vyhledávány jsou smysluplné aplikace u multifunkčních součástek, jejichž mechanické a tepelné zatížení překračuje možnosti termoplastů, které mají omezené konstrukční možnosti, u nichž se kovové součásti skládají z většího počtu jednotlivých svařovaných dílů, nebo které jako odlitky vyžadují vysoké náklady na dokončovací práce. /an/