COMPOSITE
חומרים מרוכבים
חומרים מרוכבים (composites) הם שילוב חכם של שני חומרים או יותר, היוצרים יחד חומר חדש בעל תכונות משופרות – חזק יותר,קל יותר, עמיד יותר – ממה שכל אחד מהם מסוגל להעניק בנפרד. תכונות אלו מאפשרות לבצע משימות ספציפיות ועיצובים מורכבים, יצירת פתרונות יצירתיים ומדויקים ליישומים שבהם חומר אחר לא יוכל לקיים.
למה לבחור בחומרים מרוכבים?
חומרים מרוכבים מצטיינים ביחס משקל/חוזק גבוהה ובעמידות גבוהה בפני סביבה חיצונית. משפחת החומרים מאפשרת גמישות עיצובית ויכולת התאמה גבוהה לצורות מורכבות. בזכות תכונות אלו, החומר המרוכב הפך לבחירה מועדפת בתחומים הדורשים שילוב בין אסתטיקה, חוזק ותפקוד – גם בפרויקטים קטנים ומורכבים וגם ביצירות בקנה מידה גדול.
עם מי אנחנו עובדים?
לאורך השנים אנחנו עובדים עם מעצבים, אדריכלים, אמנים, חברות תעשייה, יזמים, מוסדות ציבוריים וגופים בתחום האמנות והעיצוב. בין אם מדובר בפסל סביבתי, תצוגה בחלל מסחרי, פריטי ריהוט ייחודים או כל מבה שדורש את תכונותיו המתקדמות של החומר.
בין אם יש לכם רעיון מגובש ובין אם אתם בתחילת הדרך – אנחנו כאן כדי להפוך את הרעיון שלכם למציאות חומרית מדויקת.
סקירה היסטורית
ניתן לתארך את השימוש האנושי בחומרים מרוכבים לפני אלף שנה. יצירת החומרים המרוכבים הראשונים הייתה בשנת 3400 לפנה"ס בעיראק. חברה עתיקה זו חיברה רצועות עץ זו לזו בזוויות שונות כדי ליצור את מה שנכנה היום "דיקט". בסביבות שנת 2200 לפנה"ס, המצרים החלו לייצר מסכות קבורה מפשתן או פפירוס ספוג בטיט. שתי החברות החלו לחזק את החומרים שלהן באמצעות קש כדי לסייע בחיזוק סירות, כלי חרס ואת קירות הבתים. באותה שיטה משריינים כיום בטון רק באמצעות חומרים אחרים. כמו כן בשיטה זו משריינים פלסטיק במה שקרוי היום חומר מרוכב.
בשנת 1200 לספירה, המונגולים החלו להנדס קשתות מרוכבות, השימוש בשילוב חומרים כמו עץ, גידי בקר והדבקתם באמצעות שרף מעצים תרם ליעילותם הרבה והתקדמות טכנולוגית. במהלך המהפכה התעשייתית, שרפים סינתטיים העניקו צורה מוצקה באמצעות פילמור (יצירת שרשראות מולקולריות ארוכות).
עם תחילתה של המאה ה20 פיתוח החומרים הסינתטיים החל במהרה והבקליט (Bakelite) באה לעולם. בשל אופיו העמיד בחום וחוסר יכולתו להוליך חשמל, הוא הפך שימושי מאוד בתעשיות השונות ותרם רבות למירוץ התעשייתי.
בשנות ה-30 של המאה ה 20 עם האצת תהליכי התיעוש ופסי ייצור החלו להופיע בעולם, נדרש היה לפתח חומר מורכב, המכונה "קומפוזיטים". פיתוח סיבי הזכוכית יצרה את תעשיית הפולימרים המחוזקים בסיבים. שרפים מהונדסים אלה עדיין שימושיים כיום ורישום פטנט על שרפי פוליאסטר בלתי רוויים התרחש בשנת 1936. כמה שנים לאחר מכן, מערכות שרף בעלות ביצועים גבוהים יותר הפכו זמינות. הופעתם של שרפים משוריינים תרמו רבות להתפתחות עיצובית והאצת תהליכיי ייצור בתעשיות השונות. עם התקדמות תהליכי הייצור השימוש בחומרים מרוכבים הפך שכיח יותר ויותר.
לאחר מלחמת העולם השנייה הפיתוח של משפחת המרוכבים הואץ בעקבות דרישות של מירוצי החימוש ומירוץ החלל, מה שתרם רבות להופעתם בתעשיות מסחריות יותר בשנים הבאות.
בשנת 1961, סיבי פחמן (הראשונים אי פעם) נרשמו כפטנט. החל מסוף המאה ה 20 חומרים מרוכבים הפכו נפוצים מאוד בתהליכי בנייה וייצור כתוצאה מזמינות גבוהה ועלותם הנמוכה בניגוד לעבר. כיום משפחת חומרים זו עוטפת אותנו מכל עבר, החל ממטוסים מסחריים, כלי רכב, אלמנטים אדריכליים, אביזרי פנאי ואפילו נעליים.
ממה עשויים חומרים מרוכבים?
חומרים מרוכבים מיוצרים ממטריצה פולימרית , אשר מחוזקת בסיב טבעי או מלאכותי כגון ארמיד (Kevlar), סיבי זכוכית, סיבי פחמן וכן חומרי חיזוק אחרים סינטטיים או טבעיים.
המטריצה מציעה הגנה לסיבים מפני כל נזק חיצוני או סביבתי ומסייעת בהעברת העומס בין הסיבים. הסיבים מציעים קשיחות וחוזק מתיחה לחיזוק המטריצה וגם מסייעים בעמידה בפני שברים וסדקים.
ברוב מוצרי התעשייה, המטריצה היא שרף פוליאסטר בעוד שהחיזוק/ שריון הוא סיבי זכוכית. עם זאת, ישנן תערובות רבות של חומרי חיזוק ושרפים המשמשים בחומרים מרוכבים. שילובים רבים של חיזוקים ושרפים משמשים בחומרים מרוכבים כאשר כל חומר תורם לתכונות המיוחדות של המוצר המוגמר. הסיבים מציעים קשיחות וחוזק מתיחה, בעוד שהמטריצה (שרפ) מקנה את הצורה ומעניקים לסיבים הגנה. שילוב שניי חומרים בעלי תכונות כימיות ופיזיקליות שונות יוצר חומר חדש עם תכונות חדשות.
