Как сделать сэндвич панель самому: Сэндвич панели своими руками: тонкости технологического процесса

Сэндвич панели своими руками: монтаж и изготовление

На нашем строительном рынке такой материал, как сэндвич панель появился сравнительно недавно, около 10-15 лет назад.

Если раньше привозили из-за границы, то сейчас и отечественные производители выпускают качественные и надежные стройматериалы. Благодаря тому, что как импортные, так и отечественные производители для изготовления сэндвич панелей используют современное оборудование, разницы в их качестве практически нет.

В качестве наполнителя наши производители чаще всего используют минеральную вату, это объясняется тем, что она имеет высокие показатели тепло и звукоизоляции, не горит, имеет большой срок службы.

Содержание:

• Можно ли самостоятельно сделать?
• Почему необходимо использовать специальное оборудование?
• Как проводить установку собственными силами?
• Полезные советы и рекомендации

Сэндвич панели могут быть использованы как при строительстве новых зданий, так и для проведения ремонта.  Они имеют небольшой вес, поэтому их установка может быть выполнена своими руками, и они не создают большой нагрузки на фундамент здания.

Если задумываетесь, о том, на каком виде фундамента построить деревянный коттедж, рекомендуем ознакомиться со стаей про возведения фундамента под дом своими руками.

Схема сэндвич панель в разрезе

Еще одним преимуществом указанного строительного материала является то, что он имеет низкую теплопроводность, и дополнительно утеплять здание не требуется. Невысокая стоимость позволяет широко использовать указанные элемнты при проведении ремонта или строительства, а простой монтаж еще больше увеличивает популярность данного строительного материала.

Читайте также про пеноплекс из статьи о том, как правильно проводить крепление пеноплекса к стене, а также про использование пенофола в качестве утеплителя.

Сэндвич панели могут быть использованы как самостоятельный стройматериал, так и для утепления зданий, очень часто они используются и как основа крыши дома. Очень удобно то, что монтаж можно выполнить своими руками к тому же, такая конструкция будет иметь привлекательный внешний вид.

Установка проводится просто и быстро, при этом не надо выполнять грязные и мокрые работы.

Потребность в таком простом и доступном строительном материала постоянно возрастает, это и понятно, так как его установка может быть выполнена своими руками, для этого не надо использовать тяжелую технику. При сооружении здания из сэндвич панелей, возведение мощного фундамента не требуется, что значительно уменьшает расходы на строительство.

Для таких построек можно сделать мелкозаглубленный ленточный фундамент, о его заливке читайте на этой странице.

Можно ли самостоятельно сделать?

Если посмотреть на конструкцию этого стройматериала, то может показаться, что очень просто сделать сэндвич панели своими руками. Действительно, можно взять две OSB плиты толщиной 9 мм, положить между ними теплоизоляцию, пароизоляцию и все это склеить. Но не все так просто, как кажется.

Перед тем как начать делать самостоятельно сэндвич панели, необходимо провести расчет размеров утеплителя, выбрать его тип, при этом надо учитывать среднегодовую температуру местности, в которой предполагается проводить строительство.

Но сооружать своими руками сэндвич панели неудобно и долго. Если вы решили построить каркасный дом, то все это можно выполнять в процессе строительства прямо на готовый каркас.

Изготовление таких конструкций самостоятельно для продажи будет невыгодным, так как без использования специального оборудования, производительность работ будет очень низкой.

Если вы все-таки решил своими руками изготовлять сэндвич панелей, то вам необходимо знать, что к клею предъявляются особые требования. В данном случае, нельзя использовать обычный клей, он должен сохранять свои свойства на протяжении нескольких десятилетий, не бояться перепадов температур, влажности.

Еще одним условие, которое надо соблюдать при выборе клея, это то, что он должен быть безвредным для человека. Можно использовать продукцию таких производителей, как Kleiberit и Henkel, они выпускают полимерные составы, что используются для создания сэндвич панелей не только в Европе, но и в Канаде, США и других странах.

Видео подборка по технологии производства:

Почему необходимо использовать специальное оборудование?

Для того чтобы сэндвич панели получились качественными, надежными и прочными, необходимо четко придерживаться технологического процесса и времени его протекания.

После того как будет распакован клей, он должен быть использован на протяжении 5 минут, после этого начинается его полимеризация. Если клей затвердеет, то его практически нельзя удалить, он не смывается растворителями. Снять клей с инструментов или с оборудования можно только механическим путем или его надо нагреть до 400-500 градусов.

Во время полимеризации клея выделяется много пены, и он увеличивается в объеме в несколько раз. Когда это происходит, детали необходимо сильно прижать друг к другу, а для этого только физической силы будет мало, поэтому нужен мощный пресс, он должен создавать давление в пределах 15-20 тонн.

Если вы не обеспечите достаточное сжатие заготовок, то они просто не склеятся. Производить такие панели своими руками можно, но для этого придется приобретать специальное оборудование.

Если говорить о стоимости такого оборудования, то она окупится уже после изготовления и продажи 500-600 панелей. Обслуживать его могут всего 2 человека. Для изготовления одной панели понадобится 10-15 минут. Используя современное оборудование, вы сможете выпускать стеновые сэндвич панели не только с OSB, но и из фибролитовых плит.

Как проводить установку собственными силами?

Перед тем как начать монтаж указанного материала, надо определиться с тем, будет он выполняться вертикально или горизонтально. При горизонтальной установке, рекомендуется проложить еще один дополнительный слой утеплителя, это может быть пенопласт или минеральная вата. Рекомендуем посмотреть наш анализ сравнения минеральной ваты и пенопласта.

Первый ряд укладывают пазом вниз, для этого надо использовать специальные саморезы, то, сколько их необходимо для крепления одной панели, указано в инструкции. Монтаж следующей панели проводится пазом в самый низ, а уплотнение вертикальных стыков выполняется при помощи минеральной ваты или монтажной пены.

Если проводится вертикальный монтаж, то начинать его надо с угла дома и двигаться от цоколя к крыше, остальные элементы крепятся снизу вверх. Между ярусами, необходимо оставлять компенсационный шов. Для проведения герметизации стыков обычно используют герметик.

Кроме того, что материал используются для возведения стен, также может быть использованы и для покрытия крыши. Вот здесь читайте больше про то чем лучше всего покрыть кровлю.

Надо внимательно контролировать, чтобы все уплотнительные элементы были правильно установлены и прижаты, стыки промазывают гидроизоляцией.

Преимущества здания из сэндвич панелей:

• не требуется возведение мощного капитального фундамента;
• монтаж можно выполнять в любое время года;
• нет необходимости использовать тяжелую технику;
• все работы можно выполнить своими руками;
• не требуется дополнительная отделка как внутри, так и снаружи, особенно если вы строите не дом а, например, гараж;
• экологически чистый и безопасный материал;
• большой срок службы;
• при необходимости, конструкцию можно разобрать и перенести в другое место.

Недостатки строительства здания из сэндвич панелей:

• если в качестве утеплителя используется минеральная вата, то надо обеспечить хорошую вентиляцию, так как она боится влаги. Если же вентиляцию сделать нельзя, то надо использовать панели, в которых в качестве утеплителя используется пенополистирол;
• на стыках, если они плохо утеплены, панели могут промерзать;

Если у гаража или небольшого дачного домика из панелей сделан мощный металлический каркас, то его можно перевести в другое место и в собранном виде.

Полезные советы и рекомендации

Если при строительстве используются панели, в которых в качестве утеплителя служит минеральная вата, то проводить работы в дождь или сырую погоду не рекомендуется. Это объясняется тем, что минеральная вата не любит влагу, от ее действия она начинает терять свои свойства, а если влага попадет внутрь, то уже там и останется.

Чтобы не поцарапать поверхность, к панелям не рекомендуется прикреплять какие-то предметы или оборудование. Если в процессе монтажа вы все-таки поцарапали поверхность, то это место надо покрыть масляной краской, иначе начнется коррозия и панель не прослужит вам долго.

В продолжение советуем узнать больше про облицовочные работы, в частности о сайдинге и о том, как его крепить. Также читайте про то, как выбрать электрогенераторы для дома, актуально для частных коттеджей.

Баня из сэндвич-панелей своими руками: пошаговая инструкция | 5domov.ru

С приходом холодов первое, о чем стоит позаботиться – это сохранение тепла. В лютые морозы находиться в теплой и уютной бане является мечтой каждого жителя частного сектора, который планирует строительства собственной бани на приусадебном участке. Так почему бы не отдать предпочтение конструкции из сэндвич-панелей, как доступного и простого в использовании материала. 

Оглавление:

• Что такое сэндвич-панели
• Плюсы и минусы сэндвич-панелей
• Баня из сэндвич-панелей своими руками
  • Подготовительные работы
  • Подготовка площадки и залив фундамента
  • Установка каркаса бани
  • Монтаж напольного покрытия бани
  • Возведение стен бани
  • Утепление бани
  • Установка крыши бани
  • Внутренние и наружные работы

Многие утверждают, что для строительства бани можно применить исключительно натуральную древесину, однако это не так.

Использование каркасной технологии строительства для зданий жилого, коммерческого или хозяйственного назначения возможно при помощи такого материала, как СИП панели, которые являются более чем востребованными на современном рынке.

СИП панели

Сэндвич-панели — экономичный и практичный способ строительства зданий любого назначения в сжатые сроки при наличии минимального бюджета. При соблюдении всех норм и правил возведения бани из СИП панелей, можно закончить строительство в считанные сроки.

Что такое сэндвич-панели

В основу материала чаще всего входят листы ДСП (если это СИП) либо листы стали. Состоит панель из нескольких плит, между которыми размещается утеплительный материал.

Состав сэндвич-панели

Наполнителей для плит может быть несколько:

• пенопласт;

• минеральная вата;

• пенополиуретан.

При строительстве бани самостоятельно может быть использован любой из предложенных вариантов, однако, исходя из такого показателя, как экологичность, лучшим материалом принято считать именно минеральную вату. Менее экологичными считаются пенопласт и пенополиуретан. Тем не менее, такие материалы имеют превосходные показатели теплоизоляции и звукоизоляции, к тому же обладают весьма несущественным весом. Однако при использовании этих двух материалов следует быть готовыми к тому, что дымовую трубу придется полностью изолировать.

Для изготовления СИП панелей используется только высокотехнологичное оборудование, которое позволяет соединять отдельные элементы между собой при помощи клеевого состава.

Изготовление сэндвич-панелей

Таким образом получается добиться высококачественного, недорогостоящего и одновременно прочного материала, который способен выдержать существенные нагрузки наравне с оцилиндрованными бревнами. Исходя из теплоизоляционных свойств, материал можно сравнить с брусом (камерной сушки) габаритами в 20х20 см или кирпичной кладки состоящей из двух кирпичей.

Сравнение толщины материалов для достижения одинакового теплоизоляционного значения

Стандартными принято считать панели, имеющие длину в 7 м и ширину 2,4 м. А вот толщина может варьироваться в пределах 12-22 см.

Плюсы и минусы сэндвич-панелей

Если использовать качественный теплоизоляционный материал, то по своим характеристикам баня, изготовленная из СИП панелей, ничем не будет уступать своим деревянным аналогам. А по некоторым пунктам она будет даже превосходить их. Примером может послужить время, отведенное для прогрева всей бани, которого понадобится в разы меньше, во многом благодаря превосходным теплоизоляционным показателям.

Для возведения бани из панелей понадобится относительно немного времени (примерно неделя). Здание можно сделать как отдельно стоящим, так и продолжением уже имеющейся постройки (главного дома). СИП панели относятся к категории удобных, доступных и современных строительных материалов, которые используются в строительстве. Такой тип технологии относится к более доступным, в связи с чем имеет множество поклонников по всему миру.

Строительство бани из сэндвич-панелей (СИП)

К недостаткам следует отнести необходимость в самостоятельном изготовлении качественного гидроизоляционного и пароизоляционного слоя. Температурный режим в помещениях бани может достигать отметки в 120°С, что является губительным показателем для такого материала, как пенополистирол. А вот комбинированный материал, представленный в виде СИП панелей, может выдерживать температуру и в 200°С. Однако со временем материал может начать деформироваться, что приведет к потере его базовых свойств и характеристик.

Во избежание подобных деформаций, понадобится четкое соблюдение установленной технологии укладки защитных слоев:

1. В первую очередь следует позаботиться о гидроизоляции стен, потолка и пола.
2. При помощи обрешетки (брус) проводится монтаж утеплителя в виде минеральной ваты, как наиболее приемлемого материала по свойствам.
3. Поверх укладывается слой на основе фольги.
4. Этот пирог должен быть увенчан деревянной вагонкой.

Гидроизоляция бани

Около печи поверхности нуждаются в усиленной теплоизоляции, которая будет выполнять скорее защитную роль. Для этого понадобится несколько листов на основе гипсоволокна и талькохлорита. Сэндвич-трубы с наполнителем из минеральной ваты используются для обустройства пространства возле вывода трубы, а также крыши и потолка вокруг нее.

Баня из сэндвич-панелей своими руками

Ниже мы предоставим пошаговую инструкцию с различными советами и рекомендациями по строительству бани из сэндвич-панелей своими руками.

Подготовительные работы

Если было принято решение возводить баню при помощи сэндвич-панелей без посторонней помощи, то для начала следует подобрать наиболее оптимальный проект будущей постройки.

Пример проекта бани

После того, как проект будет готов, следует приступить к закупке всех необходимых материалов. Для бани следует приобрести панели с толщиной перегородок в 10 см, и внешних в 20 см, чего будет более, чем достаточно. Ориентированно-стружечные плиты будут выполнять роль ограждений. Для их изготовления используются спрессованные опилки, которые склеиваются между собой синтетическим воском и смолами.

Ориентированно-стружечные плиты

Для повышения показателя прочности, наружные панели делаются продольными, в то время как внутри они будут размещены поперечно. Подобные материалы имеют собственную классификацию, которая полностью соответствует всем заявленным стандартам. Содержащиеся в материале специальные добавки должны быть на минимальном уровне и быть полностью безопасными для здоровья человека. В ином случаем, в процессе нагрева могут выделяться специфические вещества, которые будут негативно сказываться на общем состоянии посетителей.

Подготовка площадки и залив фундамента

Перед тем, как приступить к строительству бани каркасного типа при помощи СИП панелей, необходимо подготовить рабочую площадку, отведенную под строительство. Участок необходимо очистить от камней, строительного мусора, травы, деревьев, кустов и другой растительности.

Если участок находится под наклоном или имеются существенные неровности, то площадка выравнивается при помощи вспомогательного слоя из грунта, либо производится срезание верхнего слоя до получения оптимального результата.

Возведение постройки на склоне

Шнур и деревянные колышки понадобятся для нанесения необходимой разметки под будущий фундамент для бани. Каждый угол должен быть тщательно измерен и составлять 90°.

Если баня небольшая, то допускается установка и без возведения основательного фундамента. Однако если почва на участке глинистая, то ленточный фундамент установить все же рекомендуется. Под фундамент выкапывается небольшой ров, глубиной не более полуметра. А вот ширины в 40 см будет более, чем достаточно.

Ленточный фундамент под баню

Производится монтаж опалубки. Образовавшиеся формочки заливаются раствором на основе цемента и в еще мокрый фундамент вставляются штыри, которые впоследствии будут участвовать при фиксации обвязки.

Заливка фундамента бани

Сразу после того, как фундамент полностью высох, можно приступать к укладке слоя гидроизоляции (2 слоя рубероида) и установки на него бруса обвязочного типа.

Монтаж обвязочного бруса

Перед тем, как приступить к непосредственной сборке конструкции, следует убедиться в том, что цемент полностью высох и дозрел. Сушка должна проходить около недели, для большей убедительности. После слой раскрывают и держат под лучами солнца еще на протяжении нескольких дней.

Установка каркаса бани

Именно на каркас будет возложена несущая функция будущей бани, и от его качества будет зависеть дальнейший эксплуатационный срок здания и уровень его безопасности.

Для изготовления каркаса понадобится деревянный брус, поверхность которого предварительно обрабатывается различными антисептическими пропитками.

Каркас бани

От несущей способности используемого утеплителя будет зависеть необходимое сечение для бруса. Однако толщина используемого теплоизоляционного материала не должна быть больше самого бруса. Материал укладывается между стойками.

Для проведения верхней и нижней обвязки и угловых стоек понадобится брус с несколько бóльшим сечением, чем тот, который использовался при установке промежуточных опор. Обвязка проводится, начиная с угловой части от фундамента, при использовании бруса с сечением 10х10 см.

Установка и крепление стоек каркасного сооружения

При соединении в углах обвязочного бруса необходимо применить метод в лапу. А для большей надежности рекомендуется использовать еще и гвозди. Ранее размещенные штыри помогут избежать возможного смещения бруса в дальнейшем.

Соединение бруса в лапу

Поверхность бетона полностью отсекается при помощи рубероида или любого другого аналогичного материала перед тем, как начнется укладка бруса обвязки. В углах следует разместить раскосы, в количестве восьми штук.

Монтаж напольного покрытия бани

Для того, чтобы конструкция получилось долговечной и невероятно прочной, все деревянные элементы предварительно следует обработать при помощи специальных противопожарных и противогрибковых пропиток несколько раз с перерывом в несколько дней.

Последовательность предстоящих монтажных работ:

1. К столбам фундамента производится крепление бруса с сечением 10 см. Оцинкованные крепежи помогут при фиксации. Однако для начала их необходимо забетонировать в толщу основания.
2. Нижняя обвязка делается полностью. По периметру внутри прибиваются доски толщиной в 5 см.
3. Производится установка лаг на основание пола, которые прикручиваются при помощи саморезов. Шаг составит порядка полуметра.
4. ОСП с обеих сторон обрабатывается составом на основе битумного праймера, после чего их стелют вдоль лаг. Между лагами производится установка перемычек, но только в тех местах, где будут стыковаться отдельные листы.
5. После окончания монтажных работ первого слоя напольного покрытия, следует незамедлительно приступать ко второму. Порядок будет тот же, однако стелиться материал будет уже поперек лаг.

Монтаж пола в бане

Возведение стен бани

Для того, чтобы собрать каркас для бани, понадобится много свободного места. Однако все работы можно проводить непосредственно на отведенном под строительство участке. Шаг будет рассчитан заранее и основываться на используемом для обшивки материале. Во избежание дальнейшего подгона листов, чтобы стена была сформирована плотно, между стойками промежуточный шаг составит порядка 60 см. Такое расстояние является оптимальным и для утеплительного материала, ведь он имеет практически ту же ширину.

Материал следует разместить между стойками враспор. В тех местах, где, согласно проекту, будут находиться проемы, шаг следует увеличить еще на 30-40 см. В тех местах, где рама будет прилегать к перемычкам, понадобится монтаж дополнительных стоек (из бруса).

Параллельно можно заняться выкладкой лаг для пола из досок с сечением 5х15 см. Все элементы будут аккуратно собраны в единую конструкцию, которая после должна быть выставлена по уровню и соединиться. Образовавшиеся пустоты между опорами следует заполнить при помощи теплоизоляционного материала.

При проведении работ, связанных с внешней обшивкой, чаще всего используется именно вагонная доска. Также возможно использование и других строительных материалов, таких как:

• термопанели;

• облицовочный кирпич;

• блок-хаус;

• сайдинг.

Натурально и максимально добротно будет смотреться здание, обшитое вагонкой. Ее монтаж следует проводить в горизонтальной ориентации, предварительно уложив слой на основе гидроизоляционного материала.

Обшивка вагонкой снаружи

Утепление бани

При проведении сборки бани, изготовленной из СИП панелей, главным моментом является укладка теплоизоляционного материала. К ее выбору следует подходить максимально ответственно. В качестве такого материала может использоваться всеми привычная минеральная вата. Такой материал имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• позволяет конструкции дышать;

• негорючий материал;

• превосходный показатель паропроницаемости;

• приемлемая стоимость.

Таким образом, можно добиться тех же показателей, что и при возведении бани из бруса. Такой материал можно приобрести в виде рулонов или плит, которые одинаково удобны при последующей укладке. Однако с плитами работать все же удобнее.

Утеплитель в форме плит монтируется между стоек. Листы следует тщательно расправить в том случае, если в углах они успели деформироваться или неплотно прилегают друг к другу. Со всеми деревянными элементами утеплитель должен идти встык и плотно прилегать к основанию.

Утепление бани изнутри

Многие специалисты рекомендуют укладывать два слоя из утеплителя толщиной в 5 см каждый. Первый будет состоять из плит, в то время как другой — из рулонов. Таким образом можно полностью исключить формирование стыковочных линий.

Между внешним слоем облицовки и плитами утеплителя производится укладка гидроизоляционного материала. Пленки «тектотен» будет достаточно, однако возможно использование и других материалов. В процессе последующей эксплуатации, частично утеплительный материал будет продуваться зазором под вентиляцию, что приведет к уменьшения его толщины. Это приведет к потере его первоначальных теплоизоляционных показателей. Гарантией того, что подобного не произойдет, будет создание ветроизоляционной защиты в виде паропроницаемой мембраны.

Полиэтиленовая фольга на алюминиевой основе укладывается с внутренней стороны. Образовавшиеся стыки проклеиваются при помощи малярной ленты или обычного скотча. И только после этого можно приступать к последующим отделочным работам. Минвата со временем может дать значительную усадку при нарушении приведенной выше технологии.

Установка крыши бани

Для начала следует произвести монтаж стропил. Все необходимые манипуляции выполняются на земле, после чего уже готовый каркас будет поднят на постройку. Перед работой с деревом, все поверхности должны быть обработаны одним из многочисленных антисептических составов.

После следует придерживаться такой последовательности в действиях:

1. По периметру постройки производится крепление балок (мауэрлат) и их последующая фиксация.
2. В центральной части производится крепление коньковой доски.
3. Делается монтаж крайних стропил, а после и внутренних. Шаг составит порядка полуметра (не более!).
4. На стропилах обустраивается упорный уголок.
5. Между стропилами производится монтаж перемычек, монтаж основной (торцевой) детали, обустраиваются свесы.
6. Пароизоляционный материал (мембрана) укладывается внахлест.
7. Производится монтаж обрешетки, в отверстия которой помещается утеплитель.
8. Укладывается гидроизоляционный материал (нахлест составит 10-15 см).
9. Производится формирование контробрешетки, тонкие планки которой прибиваются сверху.
10. Осуществляется фиксация кровельного материала. При этом необходимо оставить небольшое пространство под гидроизоляцию, которое составит 1,5-3 см.

Слои крыши бани

Если конструкция должна быть легкой, то и материал перекрытия должен подбираться исходя из этого параметра. Ондулин подойдет как нельзя лучше.

Внутренние и наружные работы

Предпочтения касательно внутреннего убранства бани из СИП панелей у каждого будут свои. От влияния внешних факторов, таких как погодные условия, следует сделать дополнительную защиту для самих панелей. Только таким образом можно существенно повысить ее эксплуатационный срок. Гидроизоляционный слой должен покрываться более пластичными материалами. После следует обустроить обрешетку, к поверхности которой будет прибиваться выбранный тип обшивки. В качестве нее может выступать сайдинг. Однако вагонка из натурального дерева все же предпочтительнее.

От воздействия влаги ее так же понадобится защитить при помощи одной из многочисленных пропиток. Внутренние поверхности можно оббить при помощи гидроизоляционной мастики, закрепив на ней алюминиевую фольгу. После понадобится прибить еще одну обрешетку, на которой и будет расположена вагонка. Вентиляционный зазор делать обязательно. Внутреннее убранство будет зависеть от личных предпочтений владельца и его бюджета. В самой парилке стены могут быть дополнительно обложены кирпичом, в то время как для обшивки поверхностей в других помещениях может использоваться натуральное дерево не дорогих пород.

Заключение

Для того, чтобы возвести баню из СИП панелей, не понадобится много сил, времени и средств. Такой тип строительства позволяет возвести здания в кратчайшие сроки. Но стоит быть готовыми к тому, что для выполнения некоторых задач понадобится посторонняя помощь. После определения специфики строения, понадобится произвести правильные расчеты касательно размеров бани и количества необходимых материалов. Для выполнения этого пункта и рекомендуется прибегнуть к помощи специалистов. Удачи в ваших начинаниях!

Самая легкая сэндвич-панель

Легкая сэндвич-панель

Здесь мы рассчитаем теоретический минимальный вес сэндвич-панелей. Он используется для моего солнечного велосипеда Maxun One. Сэндвич-панели, которые мне нужны, чрезвычайно легкие, насколько я знаю, их нет нигде, я связался почти со всеми заводами мира. Поэтому я хотел выяснить, можно ли построить их самостоятельно.

Требования

Размер сэндвич-панели 900 мм x 650 мм x ~10,5 мм
Наполнитель: арамидный сотовый заполнитель Cormaster C2 C2-3,2-29 290 г/м2, толщина 10 мм, размер ячейки 3,2 мм
Обшивка с обеих сторон имеет 2 слоя:
Внутренний слой: TeXtreme 80 г/м2, толщина 0,2 мм
Внешний слой: электрическая изоляция: стекловолокно 25 г/м2

Общий вес < 1 ​​кг/м2

Alustep 300 Light

Для первого солнечного велосипеда я использовал сэндвич-панели Alustep 300 Light . Они имеют оболочку из стекловолокна и алюминиевый сотовый заполнитель, вес 1,6 кг/м2. С этими панелями накоплен большой опыт, поскольку они проехали более 7000 км. Жесткость недостаточно высока. Многие солнечные элементы на моем солнечном велосипеде треснули, потому что панели слишком сильно изгибаются во время экстремальных расслоений. Между прочим, эти трещины не являются проблемой для солнечных элементов Sunpower, потому что проводка в нижней части элементов по-прежнему обеспечивает хорошее электрическое соединение. Я хочу иметь гораздо более легкие панели для следующих солнечных велосипедов, потому что малый вес будет намного меньше нагружать конструкцию держателя панели на плохих дорогах.

Целью являются панели с жесткостью на лучше, чем у Alustep 300 Light, и весом около 1 кг/м2 вместо 1,6 кг/м2.

Прочность панели менее важна, поскольку панели не подвергаются воздействию больших внешних сил. Основные усилия возникают от собственного веса, когда они вибрируют при езде на велосипеде по плохим дорогам.

Расчет

теоретического минимального веса сэндвич-панелей

Самая легкая обшивочная ткань

Для скинов я буду использовать углеродное волокно TeXtreme. TeXtreme использует расправленные жгуты, которые повышают производительность, а также снижают вес ламината до 20%:

Шаг 1 Определение требуемой толщины обшивки

Чтобы определить требуемую толщину обшивки, я построил и протестировал несколько сэндвич-панелей панели. Прочность на изгиб измеряется с помощью простого четырехточечного теста на изгиб:

Панели изготовлены из углеродной ткани TeXtreme и арамидных (номексовых) сот. Из-за сопротивления ветра максимальная толщина составляет 10 мм.

Оказалось, что сэндвич-панель обладает такой же прочностью, как и Alustep, если ее наращивать следующим образом:

• Наполнитель: Арамидный сотовый заполнитель Cormaster C2 C2-3,2-29 290 г/м2 , толщина 10 мм, размер ячейки 3,2мм
• Кожа: TeXtreme 80 г/м2, плотность ламината 180 г/м2, толщина 0,2 мм. Я сделал это с помощью вакуумного мешка (см. ниже).
• Склеивание кожи с сердцевиной: на кожу было использовано большое количество 100 г/м2 эпоксидной смолы, так как в этом испытании вес не играет никакой роли.

Вес этой тестовой панели составляет 850 г/м2.

Этап 2 Расчет минимального веса панели без склеивания обшивки с сердцевиной

Тестовая панель (см. этап 1) была изготовлена ​​только для определения прочности, но не уделялось внимания малому весу. Вес шкурок можно уменьшить, используя заливку смолы вместо вакуумного мешка. Тогда вес ламината становится равным 130 г/м2 , рассчитанным с помощью этого онлайн-инструмента: https://www.r-g.de/en/laminacalculator.html

Таким образом, без соединения оболочки с заполнителем минимальный вес до сих пор составляет 550 г/м2:

• Сердцевина: арамидный сотовый заполнитель 290 г/м2
• Поверхности: TeXtreme 130 г/м2

Этап 3 Расчет минимальной толщины обшивки к заполнителю (клеевой валик

)  Вес соединения

Вес соединения обшивки с заполнителем играет серьезную роль в общем весе панели. Поэтому между стенками сотовых ячеек и обшивкой приходится наносить только клей в виде клейких валиков. Обратите внимание, что эпоксидная смола используется для ламинирования, но это не лучший клей для соединения обшивки с сердцевиной. Лучше использовать клей, специально разработанный для этой цели.

Теперь составлю формулу для плотности приклеивания обшивки к заполнителю в зависимости от радиуса галтели и размера ячеек сот:

масса приклеивания / м² = плотность * площадь клеевой галтели * длина галтели на ячейку * количество ячеек

размер ячейки = s
радиус скругления клея = r
плотность клея = σ

площадь скругления клея (если форма скругления круглая) = r² — 1/4 π r² = r² (1 — π/4) 
длина скругления на ячейку = 6L = 6 * с / √3
количество ячеек / м² = 1 / площадь ячейки = 1 / (1,5L²√3) = 2 / (s² √3)
вес склеивания = σ r² (1 — π/4) 6 * s / √3 * 2 / (s² √3) = σ r² (1 — π/4) 12 * s / (√3 s² √3) = σ r² (1 — π/4) 4 / s 

Масса склеивания = 0,858 r² σ / s

Это вес склеивания для сотового заполнителя с размером ячейки (s) = 3,2 мм и с эпоксидным соединением (σ = 1150 кг/м³) по отношению к радиусу галтели:

Теперь мы должны определить требуемый радиус скругления. Согласно этому исследованию, оптимальная плотность склеивания может составлять 40 г/м2. В нашем примере это соответствует радиусу галтели 0,35 мм. Но я сомневаюсь в прочности соединения кожи с сердцевиной при таком малом весе. Трудно добиться прочного соединения кожи с сердцевиной; поэтому неразумно экономить слишком много веса в этой области. Чтобы быть в безопасности, возьмите связующий вес 100 г/м2 .

Я провел тест, погружая сердцевину из номекса в эпоксидную смолу до тех пор, пока вес не стал точно равным 100 г/м2. Склеивание по-прежнему было плохим, даже при таком количестве клея галтели не были сформированы:

Требуемая прочность на отрыв

Оказалось, что прочность на отрыв Alustep 300 Light в порядке, поэтому прочность на отрыв моих легких сэндвич-панелей должна быть более-менее одинаковым. Прочность на отрыв Alustep 300 Light в соответствии со стандартом ASTM D1781-98 составляет > 500 Н/76 мм или > 55 Нмм/мм. Эмпирическое правило заключается в том, что сила отслаивания достаточно велика, если вам трудно отклеить его вручную.