Er zijn veel verhoudingen

.
Om te focussen op de sterke en flexibiliteit, de vorige post even aan gepast met wat meer consistente data. Van diezelfde matweb site nu een page over
Aluminium. Die page gaat niet over zuiver Aluminium, maar een 7000 Aluminium legering. Eerdere behuizingen werden wel van 6000 Aluminium legering gemaakt. De 7000 legering kan alleen door het Zink-bestanddeel worden gehard tot een nog hogere sterkte. 7000 Aluminium is een gangbaar materiaal voor de huidige behuizingen.
Gaan we deze materialen met elkaar vergelijken
in hun optimale vorm dan komen we tot het volgende. Hieronder staan geen enkelvoudige materiaaltypes, maar materiaal ranges, om die reden hebben de waarden ook een range.
Aluminium 7000
- Treksterkte 70.0 - 750 MPa (variatie vermoedelijk door hardingsgradatie)
- Elasticiteitsmodulus 67.0 - 73.0 GPa (voornamelijk bepaald door de Aluminium matrix)
- Breuk rek 1.0 - 25 %
Koolstofvezel versterkt polycarbonaat (even het meest geloofwaardige wat ik kon vinden voor een laptop, ABS was een mooiere optie geweest):
- Treksterkte 55.2 - 160 MPa (variatie leg ik ook uit als vezelrichting versus loodrecht op vezelrichting)
- Elasticiteitsmodulus 2.07 - 25.5 GPa
- Breuk rek 1.0 - 118 %
Glasvezel versterkte kunststof. Ook maar naar een
Polycarbonaat matrix materiaal gezocht (de kunststof die met glasfibers wordt gevuld) om een vergelijk met de koolstof optie te krijgen. Beschouw dit als een long shot:
- Treksterkte 55.2 - 124 MPa (variatie leg ik ook uit als vezelrichting versus loodrecht op vezelrichting)
- Elasticiteitsmodulus 3.31 - 11.7 GPa
- Breuk rek 2.0 - 10 %
Interessant is die breukrek. Die willen we natuurlijk allemaal niet mee maken, maar is wel een maat voor de vervorming die een materiaal kan ondergaan. De range is bij koolstof vezels heel groot, maar begint bij 1 procent. Ga er maar van uit dat die grotere sterkte van koolstofvezel alleen bij die kleinste rek is te bereiken. Glasvezel heeft dan al een rek van 2% gratis en voor niets binnen, zonder sterkte in te leveren.
Er is een grote maar aan deze vergelijking. Ik zei al eerder dat deze eigenschappen worden vergeleken in de meest optimale omstandigheid. Een Aluminium legering beschouwen we voor het gemak als een isotroop materiaal. De eigenschappen van het materiaal gelden in alle richtingen. De vezelversterkte kunststoffen zijn anisotroop. Alleen in bepaalde richtingen, namelijk die van de vezelrichtingen, hebben de materialen hun optimale sterkte. Dit laatste stelt hoge eisen aan het ontwerp van een vezelversterkte behuizing. De ontwerper moet als het ware in vezels denken. Een andere uitdaging is om de krachten die in het vlak van bijvoorbeeld de bovenkant van een laptopbehuizing bestaan door te leiden naar de onderkant. Om verbindingspunten goed vast laten grijpen in een vezel versterkte plaat zijn speciale technieken nodig.
Vanuit mijn mechanische achtergrond vind ik een vezelversterkte behuizing veel spannender dan een Aluminium of Magnesium behuizing. Maar wil je echt dunne laptops maken, dan is aluminium met die maximale treksterkte moeilijk te kloppen
Edits: taal, typo's
[Reactie gewijzigd door teacup op 23 juli 2024 02:36]