Produse și servicii cu potențial inovativ
• Structuri ușoare din materiale compozite
În figura de mai jos prezentăm o structură celulară piramidală, realizată din PET (polietilen tereftalat) ranforsat cu fibre de carbon.
Structura este obținută printr-un procedeu de consolidare termică sub presiune a unor țesături în care atât fibrele de carbon cât și PET-ul se regăsesc sub formă filiformă, nefiind nevoie de alte materiale de adaos (de exemplu rășini). În timpul încălzirii țesăturii, PET-ul se topește și îmbracă fibrele de carbon. După răcire, sunt efectuate asupra plăcii o serie de tăieturi și perforări care permit în final expandarea mecanică a structurii. Prin atașarea unor fețe laterale realizate din același material se obține o structură sandwich.Aceeași structură poate fi realizată și dintr-un material ușor reciclabil – PET ranforsat cu PET (PET propriu ranforsat).
De asemenea, o structură sandwich ierarhică de ordinul doi cu miez celuar prismatic ce se poate obține în totalitate din PET sub trei forme diferite: fibre PET, matrice PET și spumă PET.
Prin această configurație geometrică se realizează o creștere a forței critice de flambaj la solicitările de compresiune pe panoul sandwich.
O altă structură este cea de tip fagure de albine la care o parte din pereții celulelor sunt compuși din structuri sandwich - miez din spumă PET flancat de învelișuri din PET ranforsat cu PET, pentru creșterea capacității de absorbție a energiei de impact.
Comportamentul favorabil al acestor structuri celulare la solicitări dinamice – impact – este susținut de ductilitatea ridicată a materialului de bază – PET. În plus, structurile dezvoltate prezintă un potențial ridicat de reciclare.
• Structuri ușoare din materiale metalice
Un nou tip de miez celular este produs prin expandarea mecanică a unei foi de tablă asupra căreia au fost aplicate în prealabil tăieturi intercalate și perforații astfel încât, după expadare, se obține o rețea de celule deschise.
Panoul sandwich este obținut apoi prin flancarea miezului celular expandat cu două învelișuri laterale și consolidarea legăturii dintre acestea printr-o metodă de îmbinare (lipire cu adezivi, sudură în puncte).
Capacitatea materialelor și a structurilor de a disipa energia de impact generată de forțe dinamice este de mare interes în aplicații din industria vehiculelor, pentru creșterea siguranței pasagerilor sau a mărfurilor. Structurile celulare realizate prezintă un potențial ridicat în atenuarea energiilor de impact.
• Optimizarea structurilor mecanice
Performanța structurilor și a sistemelor mecanice este dată de gradul de rafinare al conceptului și poate fi atinsă fie trecând prin mai multe iterații de proiectare, fie prin găsirea unor soluții optime în baza unor algoritmi de optimizare, caz în care se poate ajunge la o soluție optimă într-un timp mai scurt. Pornind de la aceste premise, s-a realizat dezvoltarea și aplicarea unor tehnici de optimizare a structurilor mecanice, monolitice sau compozite, care include obiective multiple precum minimizarea greutății, a costurilor, maximizarea rigidității și a rezistenței în raport cu greutatea proprie etc. (ex. optimizarea șasiului unui vehicul electric realizat din materiale compozite).
• Materiale compozite hibride armate cu fibre naturale și fibre de sticlă
Una dintre contribuțiile inovative ale Centrului nostru, se referă la studiul proprietăților mecanice pentru structuri din materiale compozite hibride.
Structura prezintă straturi armate atât cu fibre de sticlă cât și cu fibre de lemn, fiind menținute astfel avantajele ambelor tipuri de fibre. Astfel de materiale compozite se pot utiliza pentru fabricarea de: panouri ca elemente de design interior în construcții; panouri pentru protecția acustică a habitatelor umane situate în vecinătatea autostrăzilor; panouri de izolație termică și componente de mobilier de interior sau mobilier pentru grădină.
Echipa Centrului nostru a utilizat materialul la fabricarea componentei șezut-spătar a unui scaun care poate fi utilizat ca mobilier de grădină sau terase. Astfel de produse sunt întotdeauna expuse factorilor de mediu (umiditate, temperatură, cicluri termice etc.). Efectul factorilor de mediu asupra proprietăților mecanice depinde de specia de lemn din care provin fibrele și de mărimea acestora. În acest context, materialul studiat în Centrul nostru, a fost testat după diferite perioade de imersiune în apă, și s-a constată că materialul absoarbe 1,9% apă după 6572 ore de imersiune în apă iar modulul de elasticitate scade cu 9% din cauza absorbției de apă.
Structura materialului compozit hibrid armat cu fibre de lemn și fibre de sticlă
Componenta șezut-spătar pentru scaun, fabricat din material compozit armat cu fibre de sticlă și fibre din lemn
