Laminaty kompozytowe to jedna z najczęściej stosowanych form materiałów kompozytowych. Ich popularność wynika z prostoty technologii, dużej elastyczności projektowej oraz bardzo dobrego stosunku masy do wytrzymałości.
Czym są laminaty? – definicja
Laminat to materiał kompozytowy zbudowany z wielu cienkich warstw (lamin), połączonych ze sobą za pomocą osnowy polimerowej (najczęściej żywicy).
Każda warstwa może mieć:
- inny kierunek ułożenia włókien,
- inną gramaturę,
- inną funkcję konstrukcyjną.
Dzięki temu możliwe jest precyzyjne kształtowanie właściwości mechanicznych całej struktury.
Struktura laminatu kompozytowego
Typowy laminat kompozytowy składa się z:
- zbrojenia (tkaniny, maty, taśmy UD),
- osnowy (żywica epoksydowa, poliestrowa, winyloestrowa),
- układu warstw (tzw. lay-up).
Kolejność i orientacja warstw decydują o:
- sztywności,
- wytrzymałości,
- odporności zmęczeniowej,
- zachowaniu materiału pod obciążeniem.
Rodzaje laminatów
1️⃣ Laminaty ze względu na rodzaj zbrojenia
- laminaty z włóknem szklanym (GFRP) – ekonomiczne, uniwersalne,
- laminaty z włóknem węglowym (CFRP) – bardzo wysoka sztywność i niska masa,
- laminaty aramidowe (AFRP) – odporność na udary,
- laminaty hybrydowe – kompromis właściwości i kosztów.
2️⃣ Laminaty ze względu na układ warstw
- laminaty jednokierunkowe (UD) – najwyższa wytrzymałość w jednym kierunku,
- laminaty wielokierunkowe – równomierne przenoszenie obciążeń,
- laminaty quasi-izotropowe – zbliżone właściwości we wszystkich kierunkach.
3️⃣ Laminaty konstrukcyjne i specjalne
- laminaty lite – klasyczne struktury nośne,
- laminaty sandwich – warstwy nośne + lekki rdzeń,
- laminaty prepregowe – wysoka jakość i powtarzalność,
- laminaty infuzyjne – optymalny stosunek jakości do kosztu.
Właściwości laminatów kompozytowych
Najważniejsze cechy laminatów:
- wysoka wytrzymałość przy niskiej masie,
- anizotropia – możliwość „programowania” właściwości,
- odporność na korozję i czynniki chemiczne,
- dobra trwałość zmęczeniowa,
- łatwość kształtowania złożonych geometrii.
Zastosowania laminatów
Laminaty są powszechnie stosowane w:
- lotnictwie i kosmonautyce,
- motoryzacji,
- energetyce wiatrowej,
- przemyśle morskim,
- budownictwie,
- sporcie i rekreacji.
Podsumowanie
Laminaty kompozytowe stanowią podstawę nowoczesnych konstrukcji z materiałów kompozytowych.
Dzięki warstwowej budowie pozwalają precyzyjnie dopasować właściwości materiału do wymagań aplikacji.
➡️ W kolejnych artykułach na kompozyty.net omówimy technologie wytwarzania laminatów oraz najczęstsze błędy projektowe i produkcyjne.
