Hiilikuitu – ei palaneen käryä

Saksan ilmailu- ja avaruuskeskuksen kevytrakennetekniikan keskus kehittää menetelmiä, joiden avulla voidaan valmistaa erittäin kevyitä hiilikuituosia sarjatuotantona nopeasti ja täysin automatisoidusti.

Olipa kyseessä lentokone, auto tai polkupyörä, osien on nykyisin oltava kevyitä, jotta ne olisivat energiatehokkaita. Tulevaisuuden materiaaliksi kutsutulla CFRP:llä eli hiilikuituvahvistetulla muovilla on tässä tärkeä rooli.

Stadessa sijaitseva Saksan ilmailu- ja avaruuskeskuksen (DLR) kevytrakennetekniikan keskus (ZLP) kehittää menetelmiä, joiden avulla voidaan valmistaa sarjatuotantona täysin automatisoidusti laadukkaita CFRP-osia valmistusmäärän ollessa jopa 100 000 osaa vuodessa. Valmistus on tarkoitus saada niin kannattavaksi, että siitä tulee houkuttelevaa myös muille tuotannonaloille. ZLP-keskus hyödyntää laboratoriotyöskentelystä hankittua teoreettista osaamista teollisessa mittakaavassa, ja voi näin tutkia erilaisten tekijöiden vaikutuksia materiaaleihin ja laitteistoon alkuperäiskoossa. Tätä tarkoitusta varten käyttötapaukset simuloidaan kokonaan. Tämä tapahtuu tutkimusautoklaaveissa.

Autoklaavi on uuni, jossa materiaalit joutuvat alttiiksi toisilleen korkean lämpötilan ja paineen alaisuudessa – se toimii itse asiassa painekattilan tapaan. Sen avulla voidaan valmistaa ja analysoida esimerkiksi lentokoneen rungon osia, siipiä tai sivuohjaimia. 181 tonnin painoinen putki on vaikuttava ilmestys ulkopituuden ollessa 27 metriä ja ulkoläpimitan 6,50 metriä.

Autoklaavi valmistettiin Coesfeldissä, josta se oli kuljetettava käyttöpaikkaansa Stadeen. Matka alkoi Coesfeldin sisäsatamasta. Siellä autoklaavi lastattiin laivaan, joka kuljetti sen 300 kilometrin päähän Stadeen. Tämän jälkeen jättiläinen siirrettiin erikoiskuljetusauton kyytiin, ja kuljetuksen vuoksi A26-moottoritie jouduttiin sulkemaan.

Stadessa tutkimusautoklaavin käyttölämpötila on 420 °C. Kun kyseessä on näin korkea lämpötila, vaarana on, että tutkimuskohteet syttyvät palamaan autoklaavin sisällä. Tämän vuoksi tarvitaan typpeä, joka toimii suojakaasuna ja ehkäisee osien palamista.

Tässä Kaeserilla on tärkeä rooli: paineilma hajotetaan Kaeserin typpigeneraattorissa typeksi ja hapeksi.

Seuraavaksi ilmasta poistetaan kosteus adsorptiokuivaimessa (DC 169 E), ennen kuin paineenkorotuskompressorit puristavat sen 35 baariin. Lisäksi kaksi jäähdytyskuivainta (THP 142-45) ja kaksi mikrosuodattimen ja aktiivihiilitornin yhdistelmää pitävät huolen siitä, että typpigeneraattoriin päätyy vain kuivaa ja puhdasta paineilmaa.

Paineilmalaitteiston seuraavan tason muodostavat kaksi CSD 125 SFC -sarjan ruuvikompressoria (75 kW, varustettu nopeussäädöllä), jotka huolehtivat vuorotellen ilmansyötöstä 9,5 baarin paineilmaverkolle ja kolmelle mäntäpaineenkorotuskompressorille (N 502-G 9,5 /35 bar).

Typpi varastoidaan lopuksi noin 30 baarin paineella kahteen 200 kuutiometrin painesäiliöön.

Energiaa säästävässä jäähdytyskuivaimessa (TF 251) kuivattua ja mikrosuodattimen ja aktiivihiilitornin yhdistelmässä puhdistettua 9,5 baarin paineilmaa käytetään ilmatyynykuljettimissa, jotka voivat kuljettaa jopa 70 tonnin kuormia. Kaeserin avulla tämäkin on mahdollista.