Komposiittipakkausrakenteen valmistustekninen selvitys

Abstract

Diplomityö on tehty Exel Oyj:lle tuotekehityprojektina. Tarkoituksena on kehittää Exel Oyj:n valmistamaa komposiittipakkausrakennetta. Työssä on keskitytty valmistustekniseen selvitykseen komposiittirakenteen teollisen mittakaavan tuotannossa. Työssä selvitettiin erilaisten tuoterakenteiden valmistettavuutta sekä suoritettiin kyseisen tuotteen vaatimusprofiilin mukaisia testejä valituille rakennevaihtoehdoille.

Pakkausrakenteelle asetettuja vaatimuksia ovat mm. kuljetusvaatimukset, jotka määräytyvät lähinnä NATO standardien pohjalta. Lisäksi tuotteelta vaaditaan tiettyä pitkäaikaiskestoa käsittelyn kannalta sekä soveltuvuutta vallitseviin ilmasto-olosuhteisiin. Vaatimusten mukaisia ominaisuuksia tutkittiin lisäksi mm. ballistisilla ja mekaanisilla testeillä sekä kaasuläpäisytesteillä.

Testien pohjalta voidaan todeta, etteivät perinteisen alipaineinjektoidun komposiittituotteen ballistiset ominaisuudet ole riittävällä tasolla suojatuotetta ajatellen. Ballististen ja mekaanisten testien kesken havaittiin joitain yhtäläisyyksiä ja tämä vaikuttaa olevan nimenomaan mekaanisesti optimoidun komposiitin ominaisuus.

DI-työn lopputuloksena on saatu selkeä kuva pakkausrakenteen materiaalivaihtoehtojen soveltuvuudesta kyseiselle tuotteelle. Lisäksi pakkausrakenteelle on ehdotettu neljä erilaista tuotesuunnitelmaan, niiden valmistustekniikat sekä lopputuotteen kustannusarviointi.

This Master's Thesis is done to Exel Oyj as a product developmentproject. The aim is to develop a composite packaging solution. The focus has been in technical issues considering the manufacturing procedures in industrial production. The work also includes a requirement-based testing for chosen composite structures.

There are a series of requirements for the packaging, including fire resistance, ammunitions resistance and different kind of requirements considering transportation. These are mainly based on NATO standardization agreements. Also, there are requirement for long-term sustainability based on atmospheric conditions and handling. The correlative material- and structural properties were tested by series of ballistic-, mechanical-, and gas permeation tests.

Based on the ballistic tests done to vacuum infusion samples, the achieved level of ballistic protection is not sufficient. However, some correlations were found between the ballistic and mechanical behaviour and this seems to be particularly a property of mechanically optimized composite structure.

Finally, a clear conception was achieved about the suitability of the tested materials for packaging solution. As a conclusion there are four different technical packaging solutions proposed, including their manufacturing techniques and cost estimation for final construction.