1. Mala brodogradnja

Počeci primjene kompozita u brodogradnji

Ova metoda proizvodnje postala je revolucionarna za industriju brodogradnje, čineći je bržom i učinkovitijom za serijsku proizvodnju.

Kompoziti nisu toliko novi materijal koliko se misli. Oni imaju dugu povijest koja seže sve do drevnih civilizacija. Na primjer, najprimitivniji oblik koristili su stari Egipćani koji su izrađivali cigle od blata i slame za izradu svojih nastambi. U novijoj povijesti kompoziti su se koristili u mnogim različitim primjenama, od zrakoplovstva i vojske, do sportske opreme i robe široke potrošnje. Najčešći tipovi kompozita uključuju kompozite ojačane vlaknima, koji se sastoje od matrice, poput polimera ili metala ojačanog vlaknima, a koja mogu biti staklena i ugljična vlakna. Korištenje kompozitnih materijala u inženjerstvu ima mnoge prednosti, uključujući poboljšani omjer čvrstoće i težine, povećanu krutost i bolju otpornost na koroziju i druge oblike degradacije. Dodatno, kompoziti se mogu dizajnirati tako da imaju specifična svojstva, poput visoke čvrstoće ili električne vodljivosti, prilagodbom vrsta i količina sastavnih materijala.

Što je kompozit?

U inženjerstvu i znanosti o materijalima, kompozit predstavlja čvrst spoj materijala sastavljen od dva ili više sastavnih materijala koji imaju različita fizička ili kemijska svojstva. Ovi materijali kombiniraju se na način koji rezultira kompozitnom konstrukcijom koja ima svojstva koja se razlikuju od pojedinačnih materijala. Kompoziti mogu biti izrađeni od širokog raspona materijala, uključujući polimere, metale, keramiku i vlakna.

Počeci ozbiljne primjene kompozita

Jedan od ključnih razvoja u kompozitnim materijalima u 20. stoljeću bilo je uvođenje stakloplastike. U 1930-ima, tim istraživača u tvrtci Owens Corning koja je nastala kao partnerstvo između dva velika američka proizvođača stakla, Corning Glass Works i Owens-Illinois, razvio je proces za stvaranje staklenih vlakana koja se mogu koristiti za ojačavanje. To je dovelo do razvoja stakloplastike koja je postala široko korištena u nizu primjena, od brodova i automobila do zgrada, zrakoplova i vojne industrije. Prva vrsta staklenih vlakana koja se proizvodila u komercijalnim razmjerima, danas bi se kvalificirala kao "E” vrsta staklenih ojačanja. Ono označava nisku električna vodljivost jer je izvorno prvotno konstruirano za upotrebu u izradi električne izolacije, ali se koristilo i za brodograđevne i ostale namjene. Tada su se vlakna impregnirala fenolnom smolom. Tijekom Drugog svjetskog rata, kompozitni materijali odigrali su ključnu ulogu u vojnoj tehnologiji, pri čemu su se zrakoplovi i vozila konstruirali od kompozita kako bi se smanjila težina i povećala čvrstoća, a s time povećala i brzina. Jedna od najvažnijih modernih upotreba kompozita bila je u konstrukciji zrakoplova tijekom Drugog svjetskog rata. Potreba za laganim i čvrstim materijalima dovela je do razvoja kompozita izrađenih od stakloplastike i drugih sličnih materijala. Ti rani kompoziti korišteni su u konstrukciji zrakoplova, kao što je de Havilland Mosquito iz 1941.godine, koji je bio napravljen od čelika, drva i stakloplastike. Okvir zrakoplova bio je napravljen od sendvič konstrukcije drveta balze između tankih slojeva šperploče od breze, što je letjelici dalo laganu i čvrstu konstrukciju. Šperploča korištena u konstrukciji Mosquita bila je posebne vrste poznata kao vodonepropusne šperploče koju je razvila tvrtka de Havilland za korištenje u morskom okruženju. Ta šperploča je bila obrađena fenolnom smolom i potom spojena pod pritiskom kako bi se stvorio materijal koji je bio jak, lagan i otporan na vlagu i savijanje.

Uspon stakloplastičnih plovila

Jednu od najranijih primjena kompozita u gradnji malih rekreacijskih plovila nalazimo u davnim zapisima iz 1940-ih i 1950-ih godina. Tu se prvi puta pojavljuju plovila građena od vlaknima ojačanih polimera (engl. Fiber Reinforced Polymer), pružajući laganu i čvršću konstrukciju lakšu za održavanje, a tada kvalitetniju alternativu tradicionalnim materijalima kao što je drvo. Jednu od ključnih prednosti takvog kompozita u brodogradnji predstavljala je njihova otpornost na koroziju, koja je predstavljala veliki problem u morskim okruženjima. Takvi kompoziti su također bili lakši, što je utjecalo na manju potrošnju goriva i što je povećalo brzinu te sposobnost manevriranja s takvim plovilima. Osim toga, kompoziti su se mogli lako oblikovati u složene oblike, što ih je činilo idealnim za gradnju plovila s nekonvencionalnim dizajnom trupa.

Početci gradnje stakloplastičnih plovila sežu u četrdesete godine prošloga stoljeća. Nije sigurno koje plovilo je bilo apsolutno prvo. Međutim, ovdje su navedeni neki od najranijih i najznačajnijih plovila u povijesti:
1942 – Ray Green predstavlja prvo stakloplastično plovilo naziva "Tubby Dink”(8 stopa).
1946 – Ray Green projektira i gradi prvu stakloplastičnu jedrilicu naziva "Rebel daysailer” (16 stopa)
1948 – Carl Beetle projektira i gradi stakloplastičnu jedrilicu naziva "Beetle Cat”(12 stopa)
1950 – Owens Corning gradi prvo stakloplastično plovilo za razonodu "Owens Corning Cruiser.”
1952 – Chris-Craft proizvodi prvo stakloplastično plovilo za masovnu proizvodnju "Silver Arrow.”
1953 – Boston Whaler predstavlja prvo nepotopivo stakloplastično plovilo s upotrebom jezgre od poliuretana u sandwich konstrukciji "Nauset”.
1954 – Hatteras Yachts predstavlja prvu motornu jahtu od stakloplastike "Knit Wits”.
1957 – Bertram Yachts predstavlja "31 Moppie,” prvi gliser od stakloplastike s dubokim V dnom.
1958 – Sea Ray Boats predstavljaju "16 Sea Ray,” prvi sportski brod proizveden od stakloplastike.
1958 – Donzi Marine predstavlja”C,” brzo stakloplastično plovila za utrke.

Takva plovila su najčešće rađena ručnom laminacijom koristeći kombinaciju staklenog mata i tkanog rovinga s matricom od poliesterske smole na muškom i ženskom kalupu. 1952. godine Owens Corning razvija stroj za špricanje kroz sapnice koje raspršuju kratke niti staklenih vlakna mata koje su impregnirane poliesterskom smolom. Ova metoda proizvodnje postala je revolucionarna za industriju brodogradnje, čineći je bržom i učinkovitijom za serijsku proizvodnju. Osim toga važnu ulogu u globalizaciji stakloplastičnih plovila ima danas poznati američki proizvođač plovila Boston Whaler koji je 1953. godine počeo prvi primjenjivati sandwich konstrukciju koju su činili poliuretanska pjena i staklena vlakna. Daljnjim razvojem 60-tih godina prošlog stoljeća dolazi do otkrića epoksidnih i vinilesterskih smola, PVC pjena za sandwich konstrukcije i ojačanja poput kevlara, karbonskih vlakana, "S” i "C” staklenih vlakana i mnogih drugih noviteta poput tehnike Vacuum bagginga i vakuumske infuzije o kojima nastavljamo već u sljedećem broju.