Stiff-tape

Ultrastyva och starka kompositer för strukturer med komplex geometri

Sammanfattning av projektet

Naturens konstruktionsmaterial är ofta överlägsna våra konstgjorda material. Som exempel är pärlemor nästan lika hårt som grundämnet kisel och avsevärt segare än någon keram. Pärlemor består av mycket tunna och styva kalciumkarbonatplattor. Plattorna är arrangerade i parallella lager. Lamellagren åtskiljs av lager av biopolymermatris. Kombinationen av styva och elastiska lager gör materialet starkt och spänstigt.
I förstudien avser vi undersöka möjligheterna att utveckla en helt ny typ av kolfiberkomposit med tidigare omatchade mekaniska egenskaper genom att ta vår utgångspunkt i uppbyggnaden av pärlemor. Denna nya typ av komposit byggs upp av korta, tunna, tejper gjorda av ultra-högmodul kolfibrer. För att återskapa arkitekturen hos naturens konstruktionsmaterial så tänker vi oss att använda extremt tunna tejper bestående endast av tre till fyra kolfibrer i tjocklek. På detta sätt så kan vi packa våra styva, spröda, kolfibertejper tätt i materialet och uppnå exceptionella mekaniska egenskaper.

I projektet kommer vi att utveckla metoder för att tillverka och demonstrera en kolfiberkomposit med styvhet liknande ståls, men med endast en femtedel av densiteten hos stål. Vi räknar också med att kunna göra laminat med mer än dubbla hållfastheten, och till lägre pris, än hos dagens kompositlaminat med denna teknik. Med tillgång till sådana kompositer så kommer vi att kunna göra avsevärt lättare strukturer för framtida bilar, flygplan och båtar och därigenom bidra till mer energieffektiva transporter.

 

Deltagande företag

Chalmers
KTH
Volvo Cars
GKN
Oxeon
 

Projektets idé

Genom att ta vår utgångspunkt i uppbyggnaden av pärlemor avser vi i denna genomförbarhetsstudie undersöka möjligheterna att utveckla en helt ny typ av kolfiberkomposit med tidigare omatchade mekaniska egenskaper. Denna nya typ av komposit byggs upp av korta, tunna, tejper gjorda av ultra-högmodul kolfibrer. För att återskapa arkitekturen hos naturens konstruktionsmaterial så tänker vi oss att använda extremt tunna tejper bestående endast av tre till fyra kolfibrer i tjocklek. På detta sätt så kan vi packa våra styva, spröda, kolfibertejper tätt i materialet och uppnå exceptionella mekaniska egenskaper.
I projektet kommer vi att utveckla och demonstrera en prismässigt konkurrenskraftig kolfiberkomposit med styvhet liknande ståls, dubbla dess hållfasthet, men med endast en femtedel av densiteten hos stål. Med tillgång till sådana kompositer så kommer svensk transportindustri att kunna göra avsevärt lättare strukturer för framtida bilar, flygplan och båtar och därigenom bidra till mer energieffektiva transporter med ett kompositmaterial tillverkat av ett svenskt SMF, Oxeon AB.


Projektets bidrag till programmålen

Genom att demonstrera en väg för tillverkning av kompositstrukturer med komplex geometri från ultra-högmodul fiber så kommer vi att bana väg för flera FoI-projekt där materialens processbarhet, prestanda och design vidareutvecklas mot högre TRL-nivåer och för nya innovationer. Vid genomförbarhetsstudiens slut skall vi bland annat ha identifierat nödvändiga resurser för att genomföra ett lyckat FoI-projekt och beskrivit materialets potential att realisera nya energieffektivare produkter i transportindustrin via avsevärd viktreduktion genom förbättrade egenskaper och innovativa lösningar (Innovationstema 4).

Deltagande företag

Chalmers
KTH
Volvo Cars
GKN
Oxeon

Projektet delfinansieras av Vinnova.

01 Oct - 2018

Projektstart

30 Jun - 2019

Projektslut

Relaterat innehåll