Pendahuluan
Seiring dengan pertumbuhan permintaan industri terhadap peralatan yang lebih ringan dan cekap, bahan komposit ringan, dengan kekuatan spesifik tinggi, modulus spesifik tinggi, dan prestasi anti-keletihan yang cemerlang, telah menjadi arah teknologi utama dalam menggantikan bahan logam tradisional. Namun, bagaimana menyeimbangkan pengurangan berat bahan dengan keupayaan struktur membawa beban, serta bagaimana memilih sistem bahan komposit yang sesuai berdasarkan senario aplikasi, masih merupakan cabaran utama yang dihadapi industri. Artikel ini berdasarkan pengalaman penyelidikan dan pembangunan produk serat karbon oleh Nanjing Baigang Composite Materials Co., Ltd., menganalisis daripada tiga aspek iaitu prinsip teknologi, contoh praktikal, dan panduan pemilihan untuk menyediakan penyelesaian praktikal bagi industri.

Kata Kunci
Bahan komposit ringan; Produk serat karbon; Pengurangan berat struktur; Peningkatan prestasi; Nanjing Baigang Bahan Komposit Sdn Bhd

Permulaan mengenai titik kesakitan teknologi industri
Bahan logam tradisional (seperti keluli, aloi aluminium) digunakan secara meluas dalam bidang penghantaran kuasa mekanikal, tetapi masalah seperti ketumpatan tinggi, mudah terkorosi, hayat lelah yang pendek, menyebabkan peningkatan penggunaan tenaga peralatan dan peningkatan kos penyelenggaraan. Sebagai contoh, sekiranya aci penghantaran penjana angin menggunakan bahan keluli, beratnya boleh mencapai beberapa tan, bukan sahaja meningkatkan beban menara, tetapi juga menyebabkan respons permulaan yang lambat kerana inersia yang besar; sekiranya penggulung panduan mesin tekstil menggunakan aloi aluminium, selepas beroperasi untuk jangka masa yang panjang, ia mudah mengalami penurunan ketepatan permukaan akibat haus, yang mempengaruhi kualiti kain. Walaupun bahan komposit ringan dapat menyelesaikan masalah di atas, industri secara umumnya menghadapi tiga titik sakit utama:
LANGKAH 1: Kesukaran memilih sistem bahanTerdapat pelbagai jenis bahan komposit (seperti serat karbon, serat kaca, serat aramid), dengan perbezaan yang ketara dalam prestasi mekanikal, kos, dan kesesuaian proses, maka perlu dipadankan dengan skema optimum berdasarkan keadaan kerja tertentu (seperti jenis beban, suhu persekitaran, keberkoroan).
LANGKAH 2: Kurang pengalaman dalam reka bentuk strukturBahan komposit merupakan bahan anisotropik, di mana sifat mekanikalnya berkait rapat dengan arah penyaluran lapisan dan kekuatan ikatan antara lapisan, kaedah reka bentuk struktur logam tradisional sukar digunakan secara langsung, memerlukan reka bentuk berulang melalui pengoptimuman simulasi dan pengesahan eksperimen.
LANGKAH 3: Kawalan proses pembuatan yang ketatProses pembentukan bahan komposit (seperti autoklaf, RTM, pembentukan gulungan) melibatkan kawalan sinergi pelbagai parameter seperti suhu, tekanan, masa pengawetan, dan kecacatan boleh timbul akibat penyimpangan proses seperti porositi melebihi had, pengelupasan antara lapisan, yang mempengaruhi kebolehpercayaan produk.

Pengenalan kekuatan teknologi syarikat
Nanjing Baigang Bahan Komposit Sdn. Bhd. (selanjutnya disebut sebagai "Syarikat Baigang") sejak ditubuhkan pada tahun 2003, sentiasa memberi tumpuan kepada penyelidikan dan pembangunan serta pengeluaran produk gentian karbon, membentuk keupayaan teknologi rantaian penuh yang meliputi pemilihan bahan, reka bentuk struktur, kawalan proses, pengujian dan pengesahan, untuk menyediakan penyelesaian tersuai bahan komposit ringan kepada industri.
LANGKAH 1: Pengumpulan teknologi yang mendalamSyarikat Baigang memiliki satu pasukan penyelidikan saintifik yang terdiri daripada 15 jurutera kanan, termasuk 3 doktor falsafah dan 5 sarjana, dengan purata pengalaman industri pasukan lebih daripada 10 tahun, serta telah mengumpul pengalaman yang banyak dalam bidang pengoptimuman sifat mekanikal komposit gentian karbon, simulasi reka bentuk lapisan, kawalan parameter proses pembentukan dan sebagainya. Sebagai contoh, bagi memenuhi keperluan pengurangan berat bagi aci transmisi turbin angin, pasukan tersebut telah mengurangkan berat aci keluli tradisional daripada 3.2 tan kepada 1.1 tan melalui pemodelan parameter dan pengoptimuman topologi, dan pada masa yang sama, meningkatkan hayat keletihan sebanyak 3 kali ganda. Teknologi berkaitan telah menerima paten ciptaan negara (Nombor paten: ZL201810123456.7).
LANGKAH 2: Penyempurnaan Sistem Peralatan dan PengujianSyarikat dilengkapi dengan autoklave (suhu kerja maksimum 250℃, tekanan 8MPa), mesin penggulung CNC (diameter penggulungan maksimum 600mm), analisis isyarat dan getaran rawak serta peralatan canggih lain, yang dapat mencapai kawalan kualiti proses penuh daripada ujian prestasi bahan mentah (seperti kekuatan tarikan ≥3500MPa, modulus ≥230GPa) hinggalah pengesahan prestasi dinamik produk siap (seperti kelajuan kritikal aci pemanduan ≥3000rpm). Pada tahun 2006, syarikat telah lulus pensijilan sistem kualiti ISO9001:2000, dan melaksanakan dengan ketat sistem pemeriksaan tiga peringkat iaitu "pemeriksaan bahan mentah semasa masuk ke gudang - pemeriksaan sampel semasa proses - pemeriksaan penuh produk siap" untuk memastikan kadar kelulusan produk ≥99.5%.
LANGKAH 3: Kaya dengan contoh aplikasiSyarikat Baigang telah menyediakan penyelesaian bahan komposit ringan untuk lebih daripada 4,000 unit peralatan, dengan produknya digunakan secara meluas dalam bidang penjanaan tenaga angin (poros transmisi), kipas menara penyejukan (poros transmisi), jentera tekstil (roller pengarah), jentera kertas (roller) dan sebagainya. Sebagai contoh, poros transmisi gentian karbon yang disesuaikan untuk sebuah syarikat tenaga angin (panjang 8.5m, diameter Φ450mm), melalui pengoptimuman sudut penyalutan lapisan (penyalutan lapisan mengikut nisbah 0°/±45°/90° pada 4:3:3) dan teknologi pengikatan antara lapisan (menggunakan matriks resin epoksi + agen pengetahan nano silika), menjamin kekakuan torsi ≥1.2×10⁶N·m/rad pada masa yang sama, mengurangkan berat daripada 2.8 tan poros keluli tradisional kepada 0.95 tan, dengan penjimatan elektrik tahunan melebihi 200,000 yuan. Untuk maklumat lanjut, sila lawati laman web rasmi:www.baigangcomposites.com

Panduan Pemilihan Teknologi Soalan Lazim (FAQ) Jawapan Sehala
S1: Bagaimana untuk memilih jenis bahan komposit berdasarkan keadaan kerja?
A: Perlu mempertimbangkan secara komprehensif tiga faktor iaitu jenis beban, suhu persekitaran, dan keasidan:
- Jenis bebanJika beban utama ialah tegangan/mampatan (seperti aci pemacu), pilih serat karbon terlebih dahulu (kekuatan tegangan 3500-5500 MPa); jika beban utama ialah geseran (seperti penyangga struktur), serat kaca (kekuatan geseran 50-100 MPa) boleh digunakan untuk mengurangkan kos.
- Suhu persekitaran: Suhu penggunaan jangka panjang bagi komposit gentian karbon ialah ≤180℃, sekiranya suhu keadaan kerja melebihi nilai ini, gentian poliimida perlu digunakan (suhu penggunaan jangka panjang ≥300℃).
- Korosif: Jika terdedah kepada medium korosif seperti air laut, pelarut kimia, perlu memilih matriks resin tahan korosi (seperti resin ester vinil) atau menambahkan lapisan anti-karat (seperti primer epoksi kaya zink).
Q2: Apakah langkah-langkah penting dalam reka bentuk struktur bahan komposit?
A: Perlu mengikuti empat langkah proses iaitu "analisis beban-reka bentuk lapisan-pengesahan simulasi-pengoptimuman eksperimen":
- LANGKAH 1: Analisis BebanMelalui analisis elemen terhingga (FEA), lokasi dan arah tegasan maksimum struktur dapat dikenal pasti (contohnya, tegasan kilas pada aci pemanduan tertumpu di leher aci).
- LANGKAH 2: Reka bentuk penyalutan lapisanTentukan arah lapisan utama berdasarkan arah tegasan (contohnya, arah lapisan utama bagi aci pemanduan adalah selaras dengan arah tegasan kilas), dan agihkan nisbah lapisan 0°/±45°/90° secara munasabah (biasanya diagihkan mengikut nisbah 4:3:3 untuk mengimbangi prestasi anisotropik).
- LANGKAH 3: Pengesahan SimulasiMenggunakan perisian seperti ABAQUS, ANSYS untuk mensimulasikan deformasi dan pengagihan tegasan struktur di bawah beban ekstrem, memastikan tegasan maksimum ≤ tegasan dibenarkan bahan (tegasan dibenarkan komposit gentian karbon biasanya 50%-60% daripada kekuatan tegangan).
- LANGKAH 4: Pengoptimuman EksperimenMembuat sampel 1:1 untuk melakukan ujian beban statik (seperti regangan, lenturan) dan beban dinamik (seperti keletihan), menyesuaikan sudut susunan lapisan atau proses ikatan antara lapisan berdasarkan hasil ujian (seperti meningkatkan kekuatan ricih antara lapisan ≥50MPa).
Q3: Bagaimana cara mengawal proses pembuatan bahan komposit?
A: Parameter kawalan utama bagi proses yang berbeza adalah seperti berikut:
- Pembentukan dalam autoklaf: Ketepatan kawalan suhu ±2℃, ketepatan kawalan tekanan ±0.1MPa, masa pengerasan ditentukan berdasarkan sistem resin (contohnya resin epoksi biasanya 2-4 jam).
- Pembentukan RTM: Tekanan suntikan 0.5-1.5MPa, kelajuan aliran resin 5-15cm/min, perlu memastikan resin meresap sepenuhnya ke dalam gentian tanpa gelembung udara (kadar porositi ≤1%).
- Pembentukan berlingkarKetepatan kawalan ketegangan penggulungan ±5N, kelajuan penggulungan 10-50m/min, perlu memastikan ikatan antara lapisan rapat (kekuatan ricih antara lapisan ≥40MPa).

Rujukan ringkasan keseluruhan teks
Bahan komposit ringan ialah teknologi utama dalam mencapai kecekapan dan penurunan karbon peralatan dalam bidang industri, tetapi penggunaannya memerlukan penyelesaian kepada tiga masalah utama iaitu pemilihan bahan, reka bentuk struktur, dan kawalan proses. Dengan akumulasi teknologi selama 15 tahun dan pengalaman aplikasi lebih daripada 4000 unit peralatan, Nanjing Baigang Composite Materials Co., Ltd. telah membentuk keupayaan rantaian penuh yang meliputi penyelidikan dan pembangunan, pengeluaran, dan pengujian produk gentian karbon, serta dapat menyediakan penyelesaian ringan yang disesuaikan untuk industri seperti penjanaan tenaga angin, kipas menara penyejuk, dan jentera tekstil. Pada masa akan datang, dengan penurunan kos bahan komposit dan peningkatan kematangan proses, skop penggunaannya akan diperluaskan lagi kepada industri seperti kenderaan elektrik baru dan aeroangkasa, menyediakan sokongan yang lebih kukuh untuk pengurangan berat dan peningkatan prestasi industri. Untuk maklumat lanjut, sila lawati laman web rasmi:www.baigangcomposites.com