RTU zinātnieki izstrādā progresīvu tehnoloģiju kompozītmateriālu ražošanai

Viens no pasaulē izplatītākajiem un straujāk augošajiem kompozītmateriālu ražošanas procesiem ir pultrūzija – virzot caur sakarsētu veidni, stiklšķiedras izejmateriāli tiek impregnēti ar termoreaktīviem sveķiem. Latvijā lielākoties tiek izmantoti sveķi uz epoksīda, poliestera un vinilestera bāzes. Pultrūzijas procesā tiek ražoti dažādi stieņi, leņķu un dubult-T profili, kā arī liekta profila izstrādājumi (ar nemainīgu šķērsgriezumu), piemēram, vēja turbīnu rotora spārni. Ir arī iespējams izgatavot augstas kvalitātes pultrūdētos profilus ar aizsargpārklājumiem, kuri ir viegli un ilgmūžīgi, kuriem piemīt izcilas mehāniskās un ķīmiskās īpašības, izturība agresīvas vides apstākļos, piemēram, izturība pret uguni vai koroziju. Tas ir svarīgi dažādās materiālu  lietošanas jomās, piemēram, ostu būvniecībā intensīvi izmanto stiegroto betonu, kurā metāla armatūras vietā lieto no kompozītmateriāliem ražotus stieņus un režģus, kas nerūsē.

Tradicionālais pultrūzijas process, kur veidņu sildīšanai izmantoti elektriskie sildķermeņi, ir pazīstams jau kopš pagājušā gadsimta piecdesmitajiem gadiem, kad tas tika patentēts. RTU Būvniecības inženierzinātņu fakultātes Materiālu un konstrukciju institūta pētnieki profesora Jevgenija Barkanova vadībā sadarbībā ar SIA «Juvitek» vērienīgā zinātniskā projektā plāno būtiski paaugstināt šī procesa efektivitāti, izmantojot jaunus sildīšanas avotus, samazinot ražošanas soļu skaitu un ieviešot pultrūdētu profilu kvalitātes kontroles monitoringu reāllaikā. 

Līdz šim izmantotajiem elektriskajiem sildītājiem ir raksturīgi lieli siltuma zudumi, tāpēc zinātnieki piedāvā tos aizvietot ar augstas frekvences siltuma avotiem, proti, mikroviļņiem. Tas ļautu paaugstināt energoefektivitāti par 30%. 

Savukārt, optimizējot un automatizējot pultrūzijas procesu, profilu izmaksas varētu samazināt līdz pat 35%, lēš zinātnieki. Viņi izstrādā inovatīvu in-line pultrūzijas procesu, kurā vairāki ražošanas soļi, piemēram, profilu formēšana, polimerizācija, virsmas sagatavošana un pārklājuma uznešana, tiks apvienoti vienā. Šī jaunā ideja ievērojami palielinās ražošanas ātrumu, vienlaikus samazinot procesā iesaistīto darbinieku skaitu, min RTU Materiālu un konstrukciju institūta pētnieks Pāvels Akišins. Progresīvā tehnoloģija būs arī videi un cilvēkam draudzīgāka, samazinot gaistošo organisko vielu savienojumu un smalko daļiņu emisiju, kas rodas profilu ražošanas un pārklājuma uzklāšanas laikā. 

Zinātniskā projekta laikā plānots arī attīstīt kombinētu in-line ultraskaņas un optiskas mērīšanas iekārtas prototipu pultrūdēto profilu kvalitātes kontrolei tiešsaistē. Iekārta nepieciešama, lai pārliecinātos, ka gatavajos materiālos nerodas plaisas, poras un sveķi ir pilnībā polimerizējušies.

Zinātniskais projekts radīs jaunas zināšanas Latvijas tautsaimniecības konkurētspējas uzlabošanai, tā rezultāti un izgudrojumi būs noderīgi vietējiem un starptautiskajiem termoreaktīvu un termoplastisku kompozītmateriālu un konstrukciju ražotājiem jaunu augstas pievienotās vērtības produktu izveidei. Šie produkti arvien veicinās vieglo kompozītmateriālu izmantošanu dažādās jomās, piemēram, aeronautikā, automobiļu un kuģu būvē, būvniecībā un infrastruktūrā.

Projekts «Tradicionālu pultrūzijas procesu efektivitātes uzlabošana» (proj. Nr.1.1.1.1/18/A/053) tiek īstenots ar ERAF finansiālu atbalstu programmā «Praktiskas ievirzes pētījumi». Projekts noslēgsies 2022. gadā.