I. Schlüsselkomponenten von Landmaschinen

Rahmen und Aufbau von Landmaschinen aus Kohlefaser

Charakteristische Vorteile: Die spezifische Festigkeit (das Verhältnis von Festigkeit zu Dichte) von Kohlefaserverbundwerkstoffen ist 4 bis 5 Mal so hoch wie die von Stahl. Bei der Herstellung der Rahmen oder Karosserien von Landmaschinen wie Traktoren und Erntemaschinen kann das Gesamtgewicht der Maschine um 15% bis 30% reduziert werden, während die strukturelle Festigkeit gewährleistet ist. So werden beispielsweise die Kabinenrahmen einiger hochwertiger Landmaschinen aus Kohlefaser hergestellt, was nicht nur den Kraftstoffverbrauch senkt, sondern auch die Mobilität der Geräte in komplexem Gelände erhöht.

Anwendungsfall: Die Karosserien einiger Landwirtschaftsroboter in Japan bestehen aus Kohlefaserverbundwerkstoffen, die in Kombination mit einer leichten Bauweise den Einsatz in engen Räumen wie Gewächshäusern und Obstplantagen erleichtern und gleichzeitig die Bodenverdichtung verringern.

2. Carbonfaser-Getriebekomponenten

Antriebswellen und Zahnräder: Antriebswellen aus Kohlefaser haben eine hervorragende Dämpfungsleistung, die Vibrationen und Geräusche während des Übertragungsvorgangs reduzieren kann. Sie haben auch eine hohe Ermüdungsfestigkeit, und ihre Lebensdauer ist 2 bis 3 Mal länger als die von Antriebswellen aus Metall. Wenn beispielsweise die Antriebswelle eines großen Mähdreschers aus Kohlefaser gefertigt ist, kann die Wartungshäufigkeit verringert und die Betriebseffizienz erhöht werden.

Riemenscheiben und Lager: Aufgrund ihrer Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit eignen sich Kohlefaserverbundwerkstoffe für feuchte und staubige landwirtschaftliche Umgebungen. Wenn zum Beispiel die Riemenscheibe einer Reismähmaschine aus Kohlefaser hergestellt ist, kann sie verhindern, dass Metallteile aufgrund des langfristigen Kontakts mit Schlamm und Wasser rosten, und das Phänomen des Riemenschlupfes verringern.

3. Ernte- und Bodenbearbeitungskomponenten aus Kohlefaser

Schneidmesser: Das Rasenmähermesser aus kohlenstofffaserverstärktem Keramikmatrix-Verbundwerkstoff ist von hoher Härte und geringem Gewicht. Seine Schneidleistung ist über 10% höher als die von traditionellen Stahlklingen, während der Energieverbrauch der Ausrüstung reduziert wird.

Pflugschar: Die Oberfläche der Kohlefaser-Pflugschar kann mit einer verschleißfesten Schicht überzogen werden. Bei der Arbeit in schwerem Lehmboden ist ihre Widerstandsfähigkeit 15% geringer als die von Metallscharen, und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie am Boden haften bleibt, was die Reinigungskosten reduziert.

Ii. Anpflanzungs- und Züchtungseinrichtungen

Gewächshausrahmen aus Kohlefaser

Strukturelle Vorteile: Kohlefaserrohre haben eine hohe Festigkeit und gute Zähigkeit. Sie werden für den Bau des Rahmens von Gewächshäusern verwendet und können starken Winden (bis zu 12-stufigen Taifunen) und schwerem Schnee (Schneelast bis zu 0,5kN/㎡) standhalten. Außerdem sind sie 40% leichter als Rahmen aus Aluminiumlegierungen, was sie für den Transport und die Installation bequem macht.

Witterungsbeständigkeit: Kohlefaserverbundwerkstoffe reagieren nicht mit Säuren oder Laugen. Sie sind in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und starkem Salznebel (z. B. in Küstengebieten) nicht korrosionsanfällig, und ihre Lebensdauer kann mehr als 20 Jahre betragen, d. h. zwei- bis dreimal so lang wie bei herkömmlichen Stahlrahmen.

Anwendungsfall: Einige moderne Gewächshäuser in den Niederlanden sind mit Kohlefaserrahmen und transparenten Fotovoltaikpaneelen ausgestattet, die nicht nur den Lichtbedarf der Pflanzen decken, sondern auch Strom zur Selbstversorgung erzeugen, wodurch eine Integration von "Pflanzung + Energie" erreicht wird.

2. Aquakulturkäfige und -zäune aus Kohlefaser

Marine Aquakultur: Der Käfigrahmen aus Kohlefaser ist resistent gegen Salzsprühnebelkorrosion im Meerwasser und ist 60% leichter als der Stahlrahmen, so dass er von Schiffen leicht geschleppt und bewegt werden kann. Die Käfige für die Tiefsee-Lachszucht in Norwegen beispielsweise bestehen aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen, die den Auswirkungen starker Wellen widerstehen, die Anhaftung von Meeresorganismen verringern (mit einer hohen Oberflächenglätte) und die Reinigungskosten senken können.

Süßwasser-Aquakultur: Kohlefaserzäune werden in Fisch- oder Garnelenteichen verwendet. Sie können verhindern, dass Metall rostet und die Wasserqualität verschmutzt, und haben eine hohe Festigkeit, die dem Aufprall von Fischen oder der Beschädigung durch wilde Tiere widerstehen kann.

3. Kohlefaser-Bewässerungskomponenten

Wasserleitungsrohre: Die Innenwand der Kohlefaserverbundrohre ist glatt, und der Wasserdurchflusswiderstand ist 20% niedriger als der von PVC-Rohren, was den Energieverbrauch von Bewässerungspumpen reduzieren kann. Darüber hinaus eignet sich die hohe Druckbeständigkeit (Arbeitsdruck bis zu 1,6 MPa) für Tropfbewässerung, Sprinklerbewässerung und andere Systeme, insbesondere in bergigen Gebieten oder Regionen mit komplexem Gelände, wodurch das Risiko eines Rohrbruchs verringert werden kann.

Düsenhalterung: Die Düsenhalterung aus Kohlefaser ist leicht und kann auf Drohnen oder mobilen Bewässerungsfahrzeugen installiert werden. Er kann den Sprühwinkel flexibel einstellen und gleichzeitig die Belastung der Ausrüstung reduzieren.

Iii. Landwirtschaftliche Werkzeuge und Verbrauchsgüter

Landwirtschaftliche Geräte aus Kohlefaser

Handgeführte Werkzeuge: Hacken, Sicheln, Gartenscheren und andere Werkzeuge aus Kohlefaser sind über 50% leichter als Metallwerkzeuge. Langfristiger Einsatz kann die Arbeitsintensität der Landwirte verringern. Die von Japan auf den Markt gebrachte Kohlefaser-Gartenschere beispielsweise hat eine Klinge aus kohlefaserverstärktem Siliziumkarbid, und ihre Schärfe bleibt dreimal so lange erhalten wie bei einer Stahlschere.

Rückentragegeräte: Rucksackrahmen aus Kohlefaser werden für Rückenspritzen, Rasenmäher usw. verwendet. Sie haben ein geringes Gewicht und eine hohe Festigkeit, die das Gewicht der Ausrüstung verteilen und die Ermüdung der Schultern der Landwirte verringern kann.

2. Hilfsmittel für die Aufzucht und das Pflanzen von Setzlingen aus Kohlefaser

Sämlingstabletts: Setzlingstabletts aus Kohlefaser haben eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Luftdurchlässigkeit, was die Wurzelentwicklung der Setzlinge fördern kann. Sie sind außerdem resistent gegen Schimmelkorrosion und können mehr als 50 Mal wiederverwendet werden (herkömmliche Kunststoffschalen können nur 10-15 Mal wiederverwendet werden).

Stützrahmen für Pflanzen: Kohlefaserstäbe werden zur Unterstützung von Weinpflanzen wie Trauben und Tomaten verwendet. Sie sind stabil und alterungsbeständig und können Bambusstangen oder Metallrahmen ersetzen, wodurch die jährlichen Ersatzkosten gesenkt werden.

3. Komponenten für landwirtschaftliche Drohnen aus Kohlefaser

Der Rahmen des Rumpfes: Der Rumpf der Landwirtschaftsdrohne besteht aus Kohlefasern, die leicht sind (das Gesamtgewicht kann innerhalb von 5 kg kontrolliert werden) und eine hohe Stoßfestigkeit aufweisen, wodurch sie sich für Pflanzenschutzeinsätze in geringer Höhe eignen. Die Arme und das Fahrwerk der DJI-Landwirtschaftsdrohnen der T-Serie bestehen beispielsweise aus Kohlefaserverbundwerkstoffen, die ihre Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffrümpfen um 15 Minuten verlängern.

Halterung für das Sprühsystem: Die Kohlefaserhalterung kann die Pestizidbox und die Düse fixieren, Vibrationen während des Fluges reduzieren und die Sprühgenauigkeit verbessern (Fehler weniger als 5 cm).