eng
Выпуск #8/2017
Д.Георгиев
Инновационное производство композитов: от строительной арматуры до модулей электробуса
Инновационное производство композитов: от строительной арматуры до модулей электробуса
Просмотры: 2831
На улицах Москвы прошел испытания первый в стране цельнокомпозитный электробус, созданный Нанотехнологическим центром композитов (НЦК)
и Evopro Group. НЦК выпускает самонесущий модульный стеклопластиковый кузов, применение которого позволило существенно снизить массу транспортного средства.
DOI: 10.22184/1993-8578.2017.79.8.24.29
и Evopro Group. НЦК выпускает самонесущий модульный стеклопластиковый кузов, применение которого позволило существенно снизить массу транспортного средства.
DOI: 10.22184/1993-8578.2017.79.8.24.29
НЦК – производственно-инжиниринговый центр, созданный в 2012 году холдингом "Композит" и Фондом инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО. В 2014 году в число учредителей вошла компания DowAksa Advanced Composites Holdings – совместное предприятие Dow Chemical (США) и Aksa (Турция).
В настоящее время НЦК располагает производством площадью 15 тыс. м2, где эксплуатируется более 40 технологических машин и линий. Предприятие располагает современными лабораториями с 60 единицами измерительной техники. В общей сложности в оборудование было инвестировано около 25 млн евро. В штате НЦК работают более 200 специалистов, решающих широкий круг задач в области разработки и производства продукции из композиционных материалов.
КОМПЕТЕНЦИИ
Компетенции НЦК включают разработку концепции, НИР, ОКР, опытно-технологические работы, изготовление оснасток, опытное производство, лабораторные и сертификационные испытания (функциональные, климатические, механические, температурные и специальные), а также промышленное производство.
В производстве используются автоклавное формование, напыление, инфузия, инжекция (Resin Transfer Moulding, RTM), литье под низким давлением (Reaction Injection Molding, RIM), инжекция длинного волокна (Long Fiber Injection, LFI), прессование препрегов/премиксов (SMC/BMC), пултрузия, намотка, термоформовка, литье под давлением. В цехе механообработки выполняются отрезные операции, токарно-фрезерная обработка, сварка, гидроабразивная резка, лакокрасочные работы.
Например, важным направлением является изготовление изделий из стеклопластика и углепластика по технологии вакуумной инфузии (напыления, контактного формования, RTM и пр.). Дешевизна технологической оснастки и хорошие механические свойства материалов позволяют получить качественные, недорогие и долговечные изделия даже при изготовлении единичной продукции. В частности, НЦК успешно реализовал несколько десятков проектов по изготовлению методом вакуумной инфузии разных типов крышек, кожухов, обтекателей, спойлеров, бамперов, панелей, крыльев.
Установленное в центре оборудование для литья под давлением обеспечивает усилие смыкания до 1 150 т и максимальную массу впрыска до 3 кг. Возможен выпуск сложных деталей с использованием двух материалов. Изделия имеют идеально ровную поверхность без раковин и инородных включений при 5–12 классе точности геометрических размеров. Производственная мощность участка литья под давлением достигает 50 тыс. изделий в день.
Методом термовакуумного формования пластиков НЦК выпускает элементы корпусов для производственного оборудования, медицинской и бытовой техники, а также детали внутренней и внешней облицовки кабин (панели, накладки, кожухи, крышки) и многое другое.
При разработке новых изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) осуществляются консолидация, анализ и согласование требований, подбор материалов, выбор или разработка технологии изготовления, проведение лабораторных, опытных и приемо-сдаточных испытаний.
Одно из важных направлений деятельности НЦК как участника сети нанотехнологических центров ФИОП – запуск стартапов в области производства изделий из ПКМ.
ПРОЕКТЫ И ПРОДУКЦИЯ
В активе НЦК более 100 выполненных проектов, 20 патентов на продукцию и около 30 коммерчески успешных типов изделий. Наноцентр успешно реализует НИОКРы и ОТРы по внедрению ПКМ в проекты крупнейших компаний, в том числе ГК "Росатом", ОАО "РЖД", ОАО "Газпром" и ОАО "РусГидро". Около 30% выпускаемой продукции экспортируется в другие страны.
Собственными продуктами центра являются система Carbon Wrap на основе углеволокна для усиления железобетонных конструкций, стеклопластиковые профили Monsterprofile, перильные ограждения из профилей Monsterprofile, композитные водоотводные лотки, арматура Monsterod, плиты для временных дорожных покрытий, композитные изделия для благоустройства дорожной инфраструктуры (тротуарная плитка, делиниатор, пандус, опора стойки дорожного знака), фибра для армирования бетонов и асфальтобетонов, консоли контактной сети, композитные опоры воздушных линий электропередачи.
Изделия из композитов обеспечивают пользователям многочисленные преимущества. Например, применение полотна Carbon Wrap для усиления железобетонных конструкций позволяет выполнять ремонтные работы без остановки производства или движения транспорта, сокращает расходы на ремонт, увеличивает межремонтный период, дает возможность исправить ошибки при проектировании и строительстве, не утяжеляя исходную конструкцию.
Стеклопластиковые профили Monsterprofile характеризуются малым весом, коррозионной стойкостью и долговечностью. Доступны различные цветовые решения и разные сечения профилей.
Водоотводные лотки из композиционных материалов применяются в промышленном и гражданском строительстве. НЦК разрабатывает и производит водоотводные лотки под любые размеры и нагрузки. Применение ПКМ позволяет сократить время установки лотков, увеличить период их эксплуатации и исключить расходы на техническое обслуживание.
НЦК выпускает три вида строительной арматуры: стеклокомпозитную, базальтокомпозитную и углекомпозитную. Композитная арматура имеет высокую прочность, малый вес, не подвержена коррозии, устойчива к воздействию кислот и морской воды, радиопрозрачна, магнитоинертна и долговечна в бетонной среде.
Плиты для сооружения временных дорожных покрытий позволяют оперативно прокладывать в труднодоступных районах дороги, которые пригодны для движения и работы крупнотоннажной техники и не требуют технического обслуживания. Применение композиционных плит позволяет исключить расходы на подготовку основания дороги, сократить время ее устройства в три раза, а трудозатраты – в одинадцать раз. Композиционные плиты успешно прошли испытания и применяются в нефтегазовом секторе и строительстве.
Для благоустройства объектов дорожной и городской инфраструктуры выпускаются тротуарная плитка, дилиниаторы, пандусы, опоры стоек дорожных знаков. Эти типы композиционных изделий легко монтируются, травмобезопасны, устойчивы к ударным нагрузкам и не подвержены образованию наледи.
Тактильные напольные индикаторы производства НЦК – плитки ярко-желтого цвета с различными рисунками рифления, предназначенные для облегчения ориентирования лиц с плохим зрением и ограниченными физическими возможностями. Тактильные индикаторы из ПМК характеризуются высокой износостойкостью, стойкостью к воздействию дорожных реагентов, устойчивостью к перепадам температур, малым весом и толщиной, а также стабильностью цвета (окрашены в массе).
Еще один тип продукции для строительной отрасли – фибра для армирования бетонов и асфальтобетонов. Фибра имеет высокую адгезию к цементной матрице, не подвержена коррозии, обеспечивает повышенную морозо- и трещиностойкость, а также препятствует расслаиванию бетонной смеси.
Композитные консоли для поддержания проводов контактной сети на определенной высоте и в нужном положении относительно пути позволяют отказаться от использования изоляторов благодаря диэлектрическим свойствам стеклопластика. Снижение массы консолей упрощает монтаж, а коррозионная стойкость композита повышает их долговечность.
Также НЦК производит опоры воздушных линий электропередачи (ВЛЭП). Применение композиционных материалов существенно уменьшает массу конструкций, что приводит к снижению стоимости строительно-монтажных работ и транспортировки, а также увеличивает срок службы опор и сокращает эксплуатационные затраты.
УНИКАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОБУС
В 2016 году НЦК был удостоен премии Innovation Awards в категории "Городской транспорт" на международной выставке в Париже JEC World 2016 за уникальное решение в создании самонесущего композитного кузова модульного исполнения для электробуса MODULO C68E.
Серийное производство электробусов организовано НЦК совместно с венгерским холдингом Evopro Group. Применение ПКМ обеспечивает снижение веса автобуса на несколько тонн и уменьшение его габаритов на 2–3 м. Последнее повышает маневренность электробуса, позволяя ему ездить по маршрутам, которые недоступны транспортным средствам с большим радиусом поворота. Уменьшение массы кузова не только улучшает экономичность и снижает стоимость электробуса, но и сокращает нагрузку на подвеску и дорожное покрытие. При этом, за счет эффективной компоновки MODULO вмещают больше пассажиров по сравнению с автобусами такой же длины.
Производственная линейка совместного предприятия НЦК и Evopro Group включает модели вместимостью от 40 до 90 пассажиров с длиной кузова от 6,5 до 9,5 м, которые могут быть оснащены различными вариантами силовой установки. В частности, электробусы MODULO комплектуются электродвигателями и системой управления SIEMENS мощностью 160 кВт.
Возможны различные варианты интеграции электрического общественного транспорта в городскую инфраструктуру. Например, разработаны электробусы с ночной зарядкой длительностью 4 ч и запасом хода свыше 200 км, машины с зарядкой от троллейбусной контактной сети, а также зарядкой с помощью пантографа. Использование таких решений снижает размер инвестиций в реорганизацию инфраструктуры городской транспортной сети.
По информации Evopro Holding, с 2016 года несколько десятков электробусов MODULO используются в городском транспорте Будапешта, демонстрируя один из самых низких в мире показателей расхода энергии.
В Москве на маршруте "Фили – Китай-Город" успешно прошла испытания средней вместимости модель MODULO C68E, которая за неделю тестов проехала по улицам города более тысячи километров. Испытания показали, что для обеспечения целого дня работы электробуса достаточно одной ночной подзарядки длительностью три часа. К концу текущего года ожидается одобрение и организация зимних испытаний модели MODULO C88, которая при длине 9,5 м вмещает столько же пассажиров, как 12-метровые модели конкурентов.
По мнению специалистов НЦК, уровень локализации производства электробусов в России в перспективе можно повысить до 75–80%. Внедрение электробусов позволит существенно сократить расходы на обеспечение работы сети городского пассажирского транспорта и окажет благоприятное воздействие на экологическую ситуацию в городах. ■
В настоящее время НЦК располагает производством площадью 15 тыс. м2, где эксплуатируется более 40 технологических машин и линий. Предприятие располагает современными лабораториями с 60 единицами измерительной техники. В общей сложности в оборудование было инвестировано около 25 млн евро. В штате НЦК работают более 200 специалистов, решающих широкий круг задач в области разработки и производства продукции из композиционных материалов.
КОМПЕТЕНЦИИ
Компетенции НЦК включают разработку концепции, НИР, ОКР, опытно-технологические работы, изготовление оснасток, опытное производство, лабораторные и сертификационные испытания (функциональные, климатические, механические, температурные и специальные), а также промышленное производство.
В производстве используются автоклавное формование, напыление, инфузия, инжекция (Resin Transfer Moulding, RTM), литье под низким давлением (Reaction Injection Molding, RIM), инжекция длинного волокна (Long Fiber Injection, LFI), прессование препрегов/премиксов (SMC/BMC), пултрузия, намотка, термоформовка, литье под давлением. В цехе механообработки выполняются отрезные операции, токарно-фрезерная обработка, сварка, гидроабразивная резка, лакокрасочные работы.
Например, важным направлением является изготовление изделий из стеклопластика и углепластика по технологии вакуумной инфузии (напыления, контактного формования, RTM и пр.). Дешевизна технологической оснастки и хорошие механические свойства материалов позволяют получить качественные, недорогие и долговечные изделия даже при изготовлении единичной продукции. В частности, НЦК успешно реализовал несколько десятков проектов по изготовлению методом вакуумной инфузии разных типов крышек, кожухов, обтекателей, спойлеров, бамперов, панелей, крыльев.
Установленное в центре оборудование для литья под давлением обеспечивает усилие смыкания до 1 150 т и максимальную массу впрыска до 3 кг. Возможен выпуск сложных деталей с использованием двух материалов. Изделия имеют идеально ровную поверхность без раковин и инородных включений при 5–12 классе точности геометрических размеров. Производственная мощность участка литья под давлением достигает 50 тыс. изделий в день.
Методом термовакуумного формования пластиков НЦК выпускает элементы корпусов для производственного оборудования, медицинской и бытовой техники, а также детали внутренней и внешней облицовки кабин (панели, накладки, кожухи, крышки) и многое другое.
При разработке новых изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) осуществляются консолидация, анализ и согласование требований, подбор материалов, выбор или разработка технологии изготовления, проведение лабораторных, опытных и приемо-сдаточных испытаний.
Одно из важных направлений деятельности НЦК как участника сети нанотехнологических центров ФИОП – запуск стартапов в области производства изделий из ПКМ.
ПРОЕКТЫ И ПРОДУКЦИЯ
В активе НЦК более 100 выполненных проектов, 20 патентов на продукцию и около 30 коммерчески успешных типов изделий. Наноцентр успешно реализует НИОКРы и ОТРы по внедрению ПКМ в проекты крупнейших компаний, в том числе ГК "Росатом", ОАО "РЖД", ОАО "Газпром" и ОАО "РусГидро". Около 30% выпускаемой продукции экспортируется в другие страны.
Собственными продуктами центра являются система Carbon Wrap на основе углеволокна для усиления железобетонных конструкций, стеклопластиковые профили Monsterprofile, перильные ограждения из профилей Monsterprofile, композитные водоотводные лотки, арматура Monsterod, плиты для временных дорожных покрытий, композитные изделия для благоустройства дорожной инфраструктуры (тротуарная плитка, делиниатор, пандус, опора стойки дорожного знака), фибра для армирования бетонов и асфальтобетонов, консоли контактной сети, композитные опоры воздушных линий электропередачи.
Изделия из композитов обеспечивают пользователям многочисленные преимущества. Например, применение полотна Carbon Wrap для усиления железобетонных конструкций позволяет выполнять ремонтные работы без остановки производства или движения транспорта, сокращает расходы на ремонт, увеличивает межремонтный период, дает возможность исправить ошибки при проектировании и строительстве, не утяжеляя исходную конструкцию.
Стеклопластиковые профили Monsterprofile характеризуются малым весом, коррозионной стойкостью и долговечностью. Доступны различные цветовые решения и разные сечения профилей.
Водоотводные лотки из композиционных материалов применяются в промышленном и гражданском строительстве. НЦК разрабатывает и производит водоотводные лотки под любые размеры и нагрузки. Применение ПКМ позволяет сократить время установки лотков, увеличить период их эксплуатации и исключить расходы на техническое обслуживание.
НЦК выпускает три вида строительной арматуры: стеклокомпозитную, базальтокомпозитную и углекомпозитную. Композитная арматура имеет высокую прочность, малый вес, не подвержена коррозии, устойчива к воздействию кислот и морской воды, радиопрозрачна, магнитоинертна и долговечна в бетонной среде.
Плиты для сооружения временных дорожных покрытий позволяют оперативно прокладывать в труднодоступных районах дороги, которые пригодны для движения и работы крупнотоннажной техники и не требуют технического обслуживания. Применение композиционных плит позволяет исключить расходы на подготовку основания дороги, сократить время ее устройства в три раза, а трудозатраты – в одинадцать раз. Композиционные плиты успешно прошли испытания и применяются в нефтегазовом секторе и строительстве.
Для благоустройства объектов дорожной и городской инфраструктуры выпускаются тротуарная плитка, дилиниаторы, пандусы, опоры стоек дорожных знаков. Эти типы композиционных изделий легко монтируются, травмобезопасны, устойчивы к ударным нагрузкам и не подвержены образованию наледи.
Тактильные напольные индикаторы производства НЦК – плитки ярко-желтого цвета с различными рисунками рифления, предназначенные для облегчения ориентирования лиц с плохим зрением и ограниченными физическими возможностями. Тактильные индикаторы из ПМК характеризуются высокой износостойкостью, стойкостью к воздействию дорожных реагентов, устойчивостью к перепадам температур, малым весом и толщиной, а также стабильностью цвета (окрашены в массе).
Еще один тип продукции для строительной отрасли – фибра для армирования бетонов и асфальтобетонов. Фибра имеет высокую адгезию к цементной матрице, не подвержена коррозии, обеспечивает повышенную морозо- и трещиностойкость, а также препятствует расслаиванию бетонной смеси.
Композитные консоли для поддержания проводов контактной сети на определенной высоте и в нужном положении относительно пути позволяют отказаться от использования изоляторов благодаря диэлектрическим свойствам стеклопластика. Снижение массы консолей упрощает монтаж, а коррозионная стойкость композита повышает их долговечность.
Также НЦК производит опоры воздушных линий электропередачи (ВЛЭП). Применение композиционных материалов существенно уменьшает массу конструкций, что приводит к снижению стоимости строительно-монтажных работ и транспортировки, а также увеличивает срок службы опор и сокращает эксплуатационные затраты.
УНИКАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОБУС
В 2016 году НЦК был удостоен премии Innovation Awards в категории "Городской транспорт" на международной выставке в Париже JEC World 2016 за уникальное решение в создании самонесущего композитного кузова модульного исполнения для электробуса MODULO C68E.
Серийное производство электробусов организовано НЦК совместно с венгерским холдингом Evopro Group. Применение ПКМ обеспечивает снижение веса автобуса на несколько тонн и уменьшение его габаритов на 2–3 м. Последнее повышает маневренность электробуса, позволяя ему ездить по маршрутам, которые недоступны транспортным средствам с большим радиусом поворота. Уменьшение массы кузова не только улучшает экономичность и снижает стоимость электробуса, но и сокращает нагрузку на подвеску и дорожное покрытие. При этом, за счет эффективной компоновки MODULO вмещают больше пассажиров по сравнению с автобусами такой же длины.
Производственная линейка совместного предприятия НЦК и Evopro Group включает модели вместимостью от 40 до 90 пассажиров с длиной кузова от 6,5 до 9,5 м, которые могут быть оснащены различными вариантами силовой установки. В частности, электробусы MODULO комплектуются электродвигателями и системой управления SIEMENS мощностью 160 кВт.
Возможны различные варианты интеграции электрического общественного транспорта в городскую инфраструктуру. Например, разработаны электробусы с ночной зарядкой длительностью 4 ч и запасом хода свыше 200 км, машины с зарядкой от троллейбусной контактной сети, а также зарядкой с помощью пантографа. Использование таких решений снижает размер инвестиций в реорганизацию инфраструктуры городской транспортной сети.
По информации Evopro Holding, с 2016 года несколько десятков электробусов MODULO используются в городском транспорте Будапешта, демонстрируя один из самых низких в мире показателей расхода энергии.
В Москве на маршруте "Фили – Китай-Город" успешно прошла испытания средней вместимости модель MODULO C68E, которая за неделю тестов проехала по улицам города более тысячи километров. Испытания показали, что для обеспечения целого дня работы электробуса достаточно одной ночной подзарядки длительностью три часа. К концу текущего года ожидается одобрение и организация зимних испытаний модели MODULO C88, которая при длине 9,5 м вмещает столько же пассажиров, как 12-метровые модели конкурентов.
По мнению специалистов НЦК, уровень локализации производства электробусов в России в перспективе можно повысить до 75–80%. Внедрение электробусов позволит существенно сократить расходы на обеспечение работы сети городского пассажирского транспорта и окажет благоприятное воздействие на экологическую ситуацию в городах. ■
Отзывы читателей
