Композиты Москвы

Комаров С.М.
(«ХиЖ», 2017, №11)

pic_2017_11_26.jpgВ 2012 году на территории бывшего автозавода «Москвич» разместилось несколько новых производств. Одно из них — Нанотехнологический центр композитов (НЦК), созданный при участии холдинговой компании «Композит» и Фонда инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО (ФИОП). В 2014 году в состав его учредителей вошла голландская компания «DowAksa Advanced Composites Holdings B.V.» — совместное предприятие американской корпорации «Dow Chemical» и турецкой «Aksa». По приглашению ФИОП на экскурсии по центру, которую проводил технический директор А.К. Раннев, побывал наш корреспондент

С.М.Комаров.


Через пять лет после создания НЦК превратился в крупное производство: общая площадь цехов — 15 000 м2, и трудятся в них как люди, так и промышленные роботы. А выпускают в центре множество видов продукции, серийной и выполненной на заказ. Декоративные панели и решетки для автобусов; маски для фехтования из поликарбоната. Системы внешнего армирования, перила, строительная арматура, водосборные лотки для дорожного строительства, трубы для газопроводов — всё из композитов. Эксклюзивные изделия из углеволокна. Порой приходят заказы на изделия совершенно уникальные, вроде 11-метровой углепластиковой балки для авиационного завода, которую специалисты центра сумели спроектировать и изготовить за три дня. За пять лет в центре выполнено более ста проектов. Решать нетривиальные задачи помогают исследовательский центр и испытательные лаборатории.

pic_2017_11_28.jpg

Электробус, кузов которого в НЦК сделан из стеклопластиковых модулей, осенью 2017 года начал проходить обкатку в Москве

Предмет особой гордости коллектива НЦК — модульный кузов пассажирского электробуса, полностью сделанный из стеклопластика. Такой корпус склеивают из необходимого числа модулей для получения требуемой вместительности, и он позволяет почти на четверть сократить вес электробуса. Это очень важно: легкая машина целый день колесит по городу без подзарядки, а более тяжелые машины, сделанные из металла, на такое неспособны. В результате пластиковый электробус заряжается ночью, а стальные приходится либо заряжать днем, что увеличивает их парк вдвое, либо нагружать дополнительными аккумуляторами, снижая число перевозимых пассажиров. В 2016 году стеклопластиковый электробус «MODULO C68E», созданный на базе этого корпуса совместно с венгерскими коллегами, получил премию за инновационные достижения на парижской выставке композитов «JEC World 2016», а годом ранее первые 15 композитных электробусов отправили заказчикам. Осенью 2017 года электробус начали обкатывать в Москве: городские власти планируют заменить ими автобусы и троллейбусы. В НЦК уже создали совместное предприятие с венгерским партнером проекта — компанией «Evopro» и планирует запуск и локализацию производства в Москве в течение ближайших трех лет.

Один из серьезных недостатков стеклопластиков — их высокая цена, и этой проблеме уже полвека. В декабре 1966 года «Химия и жизнь» опубликовала статью о выборе материала для производства вагонов метро. В ней отмечалось, что замена стали алюминием обходится в шесть раз дешевле, чем замена стеклопластиком при сопоставимом сокращении веса; при этом стеклопластик в 36 раз дороже стали. Развитие технологий понизило его стоимость, но все равно композитный корпус электробуса дороже стального до полутора раз. Однако эту разницу компенсирует сокращение затрат на эксплуатацию.

pic_2017_11_27-4.JPG

Стеклопластиковый профиль для изготовления перил или направляющих для градирен делают из жгутов стекловолокна, которые пропитывают связующей смолой и направляют в форму-фильеру. После полимеризации смолы из нее выходит готовый профиль. Этот метод называется «пултрузия».

Аналогичная история и со стеклопластиковыми профилями, серийно выпускаемыми НЦК; они идут на изготовление перил. Поскольку пластик можно окрашивать непосредственно при изготовлении, добавляя пигменты в смолу, которой пропитывают стеклоткань, такие перила никогда не придется красить, а коррозионная стойкость у них значительно выше, чем у обычной стали.Тем не менее, и композиционные профили нуждаются в дополнительной защите – введении УФ-стабилизаторов, антипиренов, защите торцов и кромок от попадания влаги. Если все сделать правильно, профиль может прослужить по крайней мере полвека, данные же ускоренных испытаний предсказывают ресурс в сто лет. Эти же профили применяют как направляющие для градирен атомных электростанций и несущих элементов радиопрозрачных конструкций. Выигрыш — в весе и стойкости.

Для электрооборудования важно еще одно свойство стеклопластика: он не проводит электричество. Поэтому если сделать из него штангу для крепления контактного провода, а такие штанги НЦК производит для железнодорожников, то их не только будет легче монтировать, но еще и не потребуются изоляторы. Стойку для линии электропередачи — это еще один вид электропродукции, выпускаемой центром, — также можно доставить на место монтажа без использования тяжелой техники, что немаловажно для местности с плохими дорогами.

Впрочем, и для борьбы с бездорожьем у НЦК есть решение. Это особый композитный продукт, наполнителем в котором служат размолотые старые шины, — эластичные дорожные плиты, созданные по канадской технологии, тщательно адаптированной к российским условиям. Покрытие из таких плит, уложенное даже на плохо подготовленную поверхность, выдерживает многотонную строительную технику. А когда надобность в них отпадет, их перевозят на новое место. В этом их принципиальное отличие от бетонных плит, которыми мостят стройплощадки в обжитых местах, или от гатей из бревен в бездорожье. Такая мобильность особенно полезна при прокладке и ремонте трубопроводов: после окончания работ природный ландшафт сможет быстро восстановиться.

pic_2017_11_28-5.jpg

Строительная композитная арматура, которая легко превращается в инновационную продукцию НЦК — колышки для подвязывания растений

У строительной арматуры из стеклопластика есть несколько преимуществ перед стальной. Она не только легче и устойчивее к коррозии. Такую арматуру поставляют намотанной на барабан, то есть для ее доставки не требуются длинномерные машины, а нарезать на куски нужной длины ее можно без особого труда. Если же добавить в смолу при формовании арматуры немного зеленой краски, получаются колышки для подвязывания растений. Те, кто ими пользовался, отмечают удобство: палочки достаточно жесткие, чтобы удерживать крупный куст от падения, не гниют, не портятся от действия удобреий, а благодаря рифленой поверхности веревочки с них не соскальзывают, как с покрытых пластиком бамбуковых.


pic_2017_11_28-4.jpg

Черная стеклопластиковая труба с добавками углеродных нанотрубок готова для сравнения с обычной трубой

В некоторых изделиях Нанотехнологический центр композитов применяет и наночастицы, как для повышения прочности композита, так и для придания ему функциональных свойств. Например, газовиков диэлектрическая стеклопластиковая труба не очень устраивает — на ней при прокачке газа может накапливаться статическое электричество. Поэтому инженеры центра решили добавлять в смолу углеродные нанотрубки; новое изделие сейчас проходит испытания. Именно на этом принципе — решение проблемы заказчика с помощью современных материалов — и строит свою деятельность НЦК, а удачные разработки, имеющие перспективы выхода на широкий рынок, потом идут в серийное производство.


pic_2017_11_27.jpg

Робот вырезает фехтовальную маску, проделывает в ней отверстия, а отход отправляется на переплавку



pic_2017_11_27-5.JPG

Углепластиковые полосы, подготовленные для лабораторных испытаний. Такие полосы наклеивают на изношенные бетонные конструкции, например опоры мостов, и срок их службы продлевается на долгие годы. Более того, отремонтированные мосты могут выдерживать более высокие нагрузки, чем до ремонта.



pic_2017_11_29.jpg

Раньше лекальщик, который вырезал вручную из фанеры форму для изготовления какой-то детали, считался один из самых ценных специалистов. Теперь, как рассказывает А.К. Раннев, лекальщика заменяет компьютерная программа. Она рассчитывает размеры блоков, а робот вырезает их из МДФ в соответствии с расчетом (фото вверху).

Затем блоки склеивают и робот срезает все лишнее. Готовая форма отправляется к другому роботу, который напыляет на нее слои связующего с мелко нарубленным стекловолокном (фото в центре).

После затвердевания слоев получается готовое композитное изделие — в данном случае водосборный лоток. Остается зачистить поверхность, и можно отправлять на строительство дороги (фото внизу).


Разные разности

23.05.2018 10:00:00

Исследователи из нескольких институтов Великобритании, США и Франции проанализировали изотопный состав кислорода вулканических гор на дне океана и в тех образцах, что экспедиции НАСА привезли с Луны. Как оказалось, составы очень похожи, словно лунные породы — это и есть земные.

>>
30.04.2018 10:00:00

...NASA откладывает запуск космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) почти на год, до мая 2020 года...

...в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН планируется создание нейтринного детектора на основе жидкого сцинтиллятора, который можно будет использовать как часть мировой сети таких детекторов для изучения внутреннего строения Земли...

...аэрозоль электронных сигарет вызывает повреждения ДНК в клетках легких, мочевого пузыря и сердца мышей, а также подавляет репарацию ДНК в легких...


>>
25.04.2018 10:00:00

Один из самых серьезных факторов риска развития возрастной деменции — вариант ε4 гена APOE. Тем не менее у 53% его носителей деменция так и не развивается, значит, дело в негенетических факторах. Группа американских ученых решила проверить, способен ли противодействовать угасанию умственных способностей позитивный настрой.

>>
18.04.2018 10:00:00

Авторы исследования, опубликованного в «Nature Human Behavior», ведовство изучать не собирались, их темой были сотрудничество и взаимопомощь в сельских общинах. Однако в процессе работы выяснилось, что в деревнях на юго-западе Китая, в провинции Сычуань, примерно 13,7% населения живет с прозвищем «чжу» или «чжубо» — злые колдуны.

>>
02.04.2018 10:00:00

...китайские ученые успешно клонировали приматов — макак-крабоедов Macaca fascicularis переносом ядра соматической клетки; 79 эмбрионов имплантировали 21 самке, в итоге родились два детеныша, Чжун-Чжун и Хуа-Хуа...

>>