Návrh technologie výroby sendvičových jader z přírodních materiálů

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a hodnocením technologií výroby sendvičových jader z přírodních kompozitních materiálů. Teoretická část shrnuje poznatky o kompozitech, přírodních vláknech, sendvičových konstrukcích a tvarových jádrech. Experimentální část popisuje vývoj bio-inspirovaného tvarového jádra s prostorovou sinusoidou. Konopné vzorky jádra byly zhotoveny ruční laminací a doplněny lněnými potahy vyrobenými vakuovou infuzí. Prvotní testování tříbodovým ohybem odhalilo nedostatky v podobě předčasných delaminací. Na základě těchto informací proběhla optimalizace výrobního procesu. Tyto úpravy vedly ke zlepšení mechanických vlastností a odstranily výskyt delaminací. Experimentální data ukázala, že navržené tvarové jádro dosahuje specifické smykové pevnosti srovnatelné s polymerními pěnami a svými parametry se přibližuje aramidové voštině. Technicko-ekonomické zhodnocení prokazuje konkurenceschopnost jádra proti konvenčním alternativám a posuzuje finanční náročnost prototypové výroby sendvičové konstrukce.This master’s thesis deals with the design and evaluation of manufacturing technologies for sandwich cores made from natural composite materials. The theoretical part summarizes the knowledge of composites, natural fibres, sandwich structures, and shaped cores. The experimental part describes the development of a bio-inspired shaped core based on a spatial sinusoid. Hemp core samples were manufactured using hand lay-up and supplemented with flax face sheets produced by vacuum infusion. Initial three-point bending tests revealed shortcomings in the form of premature delamination. Based on this information, the manufacturing process was optimized. The modifications led to an improvement in mechanical properties and eliminated the occurrence of delamination. Experimental data showed that the designed core achieves a specific shear strength comparable to polymer foams and its parameters come close to those of an aramid honeycomb. The technical-economic evaluation proves the competitiveness of the core against conventional alternatives and assesses the financial demands of prototype production of the sandwich structure.