Hvordan lage en gummisjakkel?

Hvordan lage en gummisjakkel?

29. juni 2005

Eier du en fritidsbåt har du kanskje ønsket deg en elastisk sjakkel til båtfortøyingen. Men det er mer krevende å lage en gummisjakkel enn en av metall.

Industrien bruker gummimaterialer i mange slags deler og utstyr. De fleste kjenner til bildekk og gummipakninger, men visste du at det også kan være gummi i bygningsfundament og broer?

To slags gummi

Det vi regner for gummi finnes i to varianter; naturgummi som produseres fra gummiplanter, og elastomerer, som produseres av kunstige materialer.

Naturgummi blir ofte foretrukket fordi det er lett å få tak i og er billigere enn syntetisk materiale. Den brukes blant annet som tetningselementer, til demping av støt og i transportbånd. Men når gummien blir mye utsatt for oljer, sollys og UV-stråling over tid, kan den få sprekker og skader. I slike tilfeller kan det være en fordel å bruke elastomerer i stedet.

Elastomerer har flere kjemiske bestanddeler som gjør at de ikke lett løses opp av oljer og tåler sollys bedre. De brukes som tannproteser og ortopediske proteser, men vi kjenner dem også igjen som skumplast, som brukes i innpakning. Modellen på bildet viser en elastisk sjakkel som skal lages av elastomerer. Denne kan blant annet brukes til å kople sammen kjettinger eller fortøye fritidsbåter.

Gummi mer krevende enn metall

Når man skal lage et nytt industriprodukt må man vite mye om hva slags belastning produktet skal tåle. Metaller har klart definerte mekaniske egenskaper som gjør det lett å beregne produktets styrke og elastisitet.

Gummimaterialer oppfører seg derimot annerledes enn metaller. De kan nesten ikke komprimeres, og når de utsettes for strekking eller trykk, får de igjen sin opprinnelige form etter kort tid. Det er mer utfordrende å beregne kraften som skal til for å spenne og tøye dem.

Mens metaller er analysert utallige ganger er det gjort relativt få analyser av gummimaterialer, og det finnes ingen standarder, noe som gjør beregningene mer kompliserte. De ulike egenskapene til gummimaterialet må formuleres matematisk før de kan puttes i en datamaskin og analyseres.

Nyttig metode

Når forskerne ved Norut Teknologi skal utvikle et produkt med gummimaterialer, bruker de den såkalte elementmetoden. Svært forenklet gjør metoden det mulig å overføre differensialligninger til algebra, slik at man lettere kan utføre beregninger ved hjelp av datamaskin.

- Denne metoden gjør det mulig å simulere prosessene med produksjon og utforming av objekter, og det er også mulig å finpusse på design før man lager selve produktet, forteller forsker Joselito Cariaga.

Før gummisjakkelen blir til, finner forskerne de geometriske kravene til sjakkelens form og bygger en datamodell basert på elementmetoden. Så legger de inn data for ulike påkjenninger som ytre krefter, belastning og deformasjoner. Til slutt kan de teste om konstruksjonen er sterk nok. Hvis den ikke er det, må formen forandres slik at den vil tåle det den skal. Når alt er i boks kan sjakkelen produseres.

- Metoden er svært nyttig når man skal utvikle produkter i gummimaterialer, fordi den gjør det mulig å forutsi hvordan de vil se ut og oppføre seg før vi faktisk har produktene foran oss, sier Cariaga.

Kontaktpersoner: Joselito Cariaga og Bjørnar Sand

Les mer om numerisk modellering i Norut Informerer:

Norut Teknologi informerer nr. 2/2005