Is féidir an trealamh iniompartha a dheisiú le eistear fiberglass/vinile UV-cuisle nó snáithín carbóin/prepreg eapocsa stóráilte ag teocht an tseomra agus trealamh leigheas faoi thiomáint ceallraí. #InsideManufacturing #Infrastructure
Deisiú Phaiste Prepreg UV-Curable Cé go raibh an deisiú snáithín carbóin/prepreg eapocsa a d'fhorbair Custom Technologies LLC don Droichead Ilchodach Infield simplí agus tapaidh, tá córas níos áisiúla forbartha ag úsáid roisín vinyl UV-cuisl UV-cuimsithe treisithe snáithín gloine . Foinse Íomhá: Custom Technologies LLC
Is sócmhainní criticiúla iad droichid in -imscartha modúlach le haghaidh oibríochtaí oirbheartaíochta míleata agus loighistic, chomh maith le hathchóiriú an bhonneagair iompair le linn tubaistí nádúrtha. Tá staidéar á dhéanamh ar struchtúir ilchodacha chun meáchan na ndroichead sin a laghdú, rud a laghdaíonn an t-ualach ar fheithiclí iompair agus meicníochtaí aisghabhála seolta. I gcomparáid le droichid mhiotail, tá an poitéinseal ag ábhair ilchodacha cumas ualach ualach a mhéadú agus saol na seirbhíse a leathnú.
Is sampla é an droichead ilchodach modúlach (AMCB). Úsáideann Seeman Composites LLC (Gulfport, Mississippi, US) agus na hEolaíochtaí Ábhair LLC (Horsham, PA, SAM) laminates eapocsa athneartaithe snáithín carbóin (Figiúr 1). ) Dearadh agus tógáil). Mar sin féin, is saincheist í an cumas chun struchtúir den sórt sin a dheisiú sa réimse a chuireann bac ar ghlacadh le hábhair ilchodacha.
Figiúr 1 Droichead Ilchodach, Key Infield Asset Advanced Droichead Ilchodach Modúlach (AMCB) a dhearadh agus a thógáil ag SeennAnn Composites LLC agus ábhair Sciences LLC ag baint úsáide as comhdhúile roisín eapocsa athneartaithe snáithín carbóin. Foinse Íomhá: Seeman Composites LLC (ar chlé) agus Arm na Stát Aontaithe (ar dheis).
In 2016, fuair Custom Technologies LLC (Millersville, MD, SAM) deontas Céim 1 Taighde ar Nuálaíocht Gnó Beag (SBIR) arna mhaoiniú ag na Stáit Aontaithe chun modh deisiúcháin a fhorbairt ar féidir le saighdiúirí a dhéanamh go rathúil ar an láthair. Bunaithe ar an gcur chuige seo, bronnadh an dara céim den Deontas SBIR in 2018 chun ábhair nua agus trealamh faoi thiomáint ceallraí a thaispeáint, fiú má dhéanann an paiste nua gan oiliúint roimh ré, is féidir 90% nó níos mó den struchtúr a athbhunú RAW neart. Cinntear indéantacht na teicneolaíochta trí shraith anailíse, roghnú ábhair, déantúsaíocht eiseamal agus tascanna tástála meicniúla a dhéanamh, chomh maith le deisiúcháin ar scála beag agus ar scála iomlán.
Is é Michael Bergen, bunaitheoir agus uachtarán Custom Technologies LLC an príomh -thaighdeoir sa dá chéim SBIR. D'imigh Bergen ar scor ó Carderock ón Ionad Cogaíochta Dromchla Cabhlaigh (NSWC) agus d'fhreastail sé ar an Roinn Struchtúir agus Ábhair ar feadh 27 bliain, áit a ndearna sé bainistiú ar fhorbairt agus ar chur i bhfeidhm teicneolaíochtaí ilchodacha i bhflít Cabhlach na Stát Aontaithe. Thosaigh an Dr. Roger Crane le Custom Technologies in 2015 tar éis dó dul ar scor ó Chabhlach na Stát Aontaithe i 2011 agus d'fhóin sé ar feadh 32 bliain. Cuimsíonn a shaineolas ábhar ilchodach foilseacháin agus paitinní teicniúla, ag clúdach topaicí mar ábhair ilchodacha nua, déantúsaíocht fréamhshamhla, modhanna nasctha, ábhair ilchodacha ilfheidhmeacha, monatóireacht ar shláinte struchtúrach, agus athchóiriú ábhar ilchodach.
Tá próiseas uathúil forbartha ag an dá shaineolaí a úsáideann ábhair ilchodacha chun na scoilteanna a dheisiú i bhforstruchtúr alúmanaim an Ticonderoga CG-47 Cruiser diúracáin 5456. Le hathsholáthar a dhéanamh ar bhord ardán 2 go 4 mhilliún dollar, ”a dúirt Bergen. “Mar sin, chruthaíomar go bhfuil a fhios againn conas deisiúcháin a dhéanamh lasmuigh den tsaotharlann agus i dtimpeallacht seirbhíse fíor. Ach is é an dúshlán ná nach n -éiríonn go han -mhaith le modhanna sócmhainní míleata reatha. Is é an rogha ná deisiú déphléacsacha nasctha [go bunúsach i gceantair a ndearnadh damáiste dóibh gliú bord go barr] nó an tsócmhainn a bhaint as seirbhís le haghaidh deisiúcháin ar leibhéal stóras (D-leibhéal). Toisc go bhfuil deisiúcháin D-leibhéal ag teastáil, cuirtear go leor sócmhainní ar leataobh. ”
Lean sé ar aghaidh ag rá gurb é an rud atá ag teastáil ná modh is féidir a dhéanamh ag saighdiúirí nach bhfuil aon taithí acu ar ábhair ilchodacha, ag baint úsáide as lámhleabhair agus lámhleabhair chothabhála amháin. Is é an sprioc atá againn an próiseas a dhéanamh simplí: an lámhleabhar a léamh, an damáiste a mheas agus deisiúcháin a dhéanamh. Ní theastaíonn uainn roisíní leachtacha a mheascadh, mar éilíonn sé seo tomhas beacht chun leigheas iomlán a chinntiú. Teastaíonn córas uainn freisin gan aon dramhaíl ghuaiseach tar éis deisiúcháin a bheith críochnaithe. Agus ní mór é a phacáistiú mar threalamh is féidir a imscaradh ag an líonra reatha. ,
Réiteach amháin a léirigh teicneolaíochtaí saincheaptha go rathúil is ea trealamh iniompartha a úsáideann greamachán eapocsa níos déine chun an paiste ilchodach greamaitheach a shaincheapadh de réir mhéid an damáiste (suas le 12 orlach cearnach). Críochnaíodh an taispeántas ar ábhar ilchodach a léiríonn deic AMCB tiubh 3-orlach. Tá croílár adhmaid balsa tiubh 3 -orlach (15 punt in aghaidh an dlús chos ciúbach) ag an ábhar ilchodach agus dhá shraith de vectorply (Phoenix, Arizona, US) C -LT 1100 snáithín carbóin 0 °/90 ° fabraic fuaite claonta, ciseal amháin de C-TLX 1900 Snáithín Carbóin 0 °/+45 °/-45 ° trí shafts agus dhá shraith de C-LT 1100, cúig shraith san iomlán. “Shocraíomar go n-úsáidfidh an trealamh paistí réamhdhéanta i laminate gar-isotrópach cosúil le il-ais ionas nach mbeidh an treo fabraice ina fhadhb,” a dúirt Crane.
Is é an chéad eagrán eile an mhaitrís roisín a úsáidtear le haghaidh deisiú laminate. D'fhonn roisín leachtach a mheascadh, bainfidh an paiste úsáid as Prepreg. “Mar sin féin, is stóráil iad na dúshláin seo,” mhínigh Bergen. Chun réiteach paiste inláimhsithe a fhorbairt, tá Custom Technologies i gcomhpháirtíocht le Sunrez Corp. (El Cajon, California, SAM) chun prepreg snáithín/vinile gloine a fhorbairt ar féidir leis solas ultraivialait (UV) a úsáid i sé nóiméad. Chomhoibrigh sé freisin le Gougeon Brothers (Bay City, Michigan, SAM), a mhol úsáid scannán nua eapocsa solúbtha.
Léirigh staidéir luatha gurb é roisín eapocsa an roisín is oiriúnaí do shnáithín carbóin prepregs-uv-uv-cuisle-uv-cuisle agus go n-oibríonn snáithín gloine tréshoilseach go maith, ach ná leigheas faoi shnáithín carbóin atá ag blocáil éadrom. Bunaithe ar scannán nua Gougeon Brothers, déantar an prepreg eapocsa deiridh a leigheas ar feadh 1 uair an chloig ag 210 ° F/99 ° C agus tá seilfré fada aige ag teocht an tseomra-gan gá le stóráil ísealteochta. Dúirt Bergen má tá teocht trasdula gloine níos airde (TG) ag teastáil, go ndéanfar an roisín a leigheas ag teocht níos airde, mar shampla 350 ° F/177 ° C. Soláthraítear an dá prepregs i dtrealamh deisiúcháin iniompartha mar chairn de phaistí prepreg atá séalaithe i gclúdach scannáin plaisteach.
Ós rud é gur féidir an trealamh deisiúcháin a stóráil ar feadh i bhfad, tá gá le teicneolaíochtaí saincheaptha chun staidéar seilfré a dhéanamh. “Cheannaigh muid ceithre imfháluithe plaisteacha crua - cineál míleata tipiciúil a úsáideadh i dtrealamh iompair - agus chuir muid samplaí de ghreamaitheacht eapocsa agus eistear vinile i ngach imfhálú,” a dúirt Bergen. Cuireadh na boscaí ansin i gceithre ionad éagsúla le haghaidh tástála: díon monarcha na mBráithre Gougeon i Michigan, díon aerfort Maryland, an tsaoráid lasmuigh i nGleann Yucca (California Desert), agus an tsaotharlann tástála creimthe lasmuigh i ndeisceart Florida. Tá logálaithe sonraí ag gach cás, deir Bergen, “Glacaimid samplaí sonraí agus ábhair le haghaidh meastóireachta gach trí mhí. Is é an teocht uasta a taifeadadh sna boscaí i Florida agus California ná 140 ° F, rud atá go maith don chuid is mó de na roisíní athchóirithe. Is dúshlán mór é. ” Ina theannta sin, rinne Gougeon Brothers tástáil inmheánach ar an roisín íon íon nuafhorbartha. “Tosaíonn samplaí a cuireadh in oigheann ag 120 ° F ar feadh roinnt míonna le polaiméiriú,” a dúirt Bergen. “Mar sin féin, i gcás na samplaí comhfhreagracha a choinnítear ag 110 ° F, níor fheabhsaigh an cheimic roisín ach méid beag.”
Fíoraíodh an deisiú ar an mbord tástála agus ar an tsamhail scála seo de AMCB, a d'úsáid an t -ábhar laminate agus croí céanna leis an droichead bunaidh a thóg Composites Seeman. Foinse Íomhá: Custom Technologies LLC
D'fhonn an teicníc deisiúcháin a léiriú, ní mór laminate ionadaíoch a dhéanamh, a dhamáistiú agus a dheisiú. “Sa chéad chéim den tionscadal, d'úsáid muid bíomaí 4 x 48-orlach ar scála beag ar dtús agus tástálacha lúbthachta ceithre phointe chun indéantacht ár bpróiseas deisiúcháin a mheas,” a dúirt Klein. “Ansin, aistríomar go 12 x 48 painéal orlach sa dara céim den tionscadal, chuir muid ualaí i bhfeidhm chun stát struis chlaonta a ghiniúint chun teip a chur faoi deara, agus ansin rinneamar measúnú ar an bhfeidhmíocht deisiúcháin. Sa dara céim, chríochnaíomar an tsamhail AMCB a thóg muid cothabháil. ”
Dúirt Bergen go ndearnadh an painéal tástála a úsáideadh chun an fheidhmíocht dheisiúcháin a chruthú a rinneadh ag baint úsáide as an lineage céanna de laminates agus bunábhair mar AMCB a mhonaraigh Composites Seennann, “Ach laghdaíomar tiús an phainéil ó 0.375 orlach go 0.175 orlach, bunaithe ar an Ais Chomhthreomhar Theorem Theorem, bunaithe ar an Ais Chomhthreomhar Theorem, . Is é seo an cás. Baineadh úsáid as an modh, mar aon leis na heilimintí breise de theoiric bhíoma agus de theoiric laminate clasaiceach [CLT], chun an nóiméad táimhe agus stiffness éifeachtach an AMCB ar scála iomlán a nascadh le táirge taispeána níos lú atá níos éasca le láimhseáil agus níos mó éifeachtach ó thaobh costais de. Ansin, baineadh úsáid as an tsamhail anailíse eilimintí críochta [FEA] a d'fhorbair Xcraft Inc. (Boston, Massachusetts, SAM) chun dearadh deisiúcháin struchtúracha a fheabhsú. ” Ceannaíodh an fhabraic snáithín carbóin a úsáideadh do na painéil tástála agus an tsamhail AMCB ó Vectorply, agus rinne Core Composites (Bristol, Ri, US) croílár Balsa.
Céim 1. Taispeánann an painéal tástála seo trastomhas poll 3 orlach chun damáiste atá marcáilte sa lár a ionsamhlú agus an imlíne a dheisiú. Foinse grianghraf do gach céim: Custom Technologies LLC.
Céim 2. Bain úsáid as grinder láimhe faoi thiomáint ceallraí chun an t-ábhar a ndearnadh damáiste dó a bhaint agus an paiste deisiúcháin a chur faoi iamh le barrchaol 12: 1.
“Is mian linn damáiste níos airde a shamhlú ar an mbord tástála ná mar a d'fhéadfaí a fheiceáil ar an deic droichid sa pháirc,” mhínigh Bergen. “Mar sin is é an modh atá againn ná úsáid a bhaint as poll chun poll trastomhas 3-orlach a dhéanamh. Ansin, tarraingímid an breiseán den ábhar a ndearnadh damáiste dó agus bainimid úsáid as grinder neomatach láimhe chun scairf 12: 1 a phróiseáil. ”
Mhínigh Crane, nuair a dhéantar an t -ábhar painéil “damáistithe” a bhaint amach, nuair a bhaintear an t -ábhar painéil “damáistithe” agus go gcuirtear scairf chuí i bhfeidhm, go ngearrfar an prepreg ar leithead agus fad chun taper an limistéir damáiste a mheaitseáil. “Maidir lenár bpainéal tástála, éilíonn sé seo ar cheithre shraith de prepreg an t -ábhar deisiúcháin a choinneáil i gcomhréir le barr an phainéil charbóin bhunaidh gan damáiste. Ina dhiaidh sin, tá na trí shraith chlúdaigh de prepreg carbóin/eapocsa dírithe ar seo ar an gcuid dheisiúcháin. Síneann gach ciseal i ndiaidh a chéile 1 orlach ar gach taobh den chiseal íochtarach, a sholáthraíonn aistriú ualach de réir a chéile ón ábhar “maith” máguaird go dtí an limistéar deisiúcháin. ” An t-am iomlán chun an t-am deisiúcháin seo a dhéanamh, lena n-áirítear ullmhú na limistéar deisiúcháin, an t-ábhar athchóirithe a ghearradh agus a chur agus an nós imeachta curing a chur i bhfeidhm 2.5 uair an chloig.
Maidir le snáithín carbóin/prepreg eapocsa, tá an limistéar deisiúcháin pacáilte agus leigheas ag 210 ° F/99 ° C ar feadh uair an chloig ag baint úsáide as bonder teirmeach faoi thiomáint ceallraí.
Cé go bhfuil deisiú carbóin/eapocsa simplí agus tapa, d'aithin an fhoireann an gá le réiteach níos áisiúla chun feidhmíocht a athbhunú. Mar thoradh air seo rinneadh iniúchadh ar prepregs ultraivialait (UV). “Tá an t -ús i roisíní Ester Vinyl Sunrez bunaithe ar thaithí cabhlaigh roimhe seo le Mark Livesay, bunaitheoir na cuideachta,” mhínigh Bergen. “Sholáthraíomar fabraic ghloine gar-isotropic ar dtús do Sunrez, ag baint úsáide as a n-eistir vinile prepreg, agus rinneamar measúnú ar an gcuar curing faoi choinníollacha difriúla. Ina theannta sin, toisc go bhfuil a fhios againn nach bhfuil roisín eistir vinile cosúil le roisín eapocsa a sholáthraíonn feidhmíocht ghreamaitheach thánaisteach oiriúnach, mar sin tá gá le hiarrachtaí breise chun gníomhairí éagsúla cúplála greamaitheach a mheas agus a chinneadh cé acu ceann atá oiriúnach don iarratas. ”
Fadhb eile is ea nach féidir le snáithíní gloine na hairíonna meicniúla céanna a sholáthar le snáithíní carbóin. “I gcomparáid le paiste carbóin/eapocsa, réitítear an fhadhb seo trí shraith bhreise de eistir gloine/vinile a úsáid,” a dúirt Crane. “Is é an fáth nach bhfuil ach ciseal breise amháin ag teastáil ná gur fabraic níos troime é an t -ábhar gloine.” Táirgeann sé seo paiste oiriúnach is féidir a chur i bhfeidhm agus a chomhcheangal laistigh de shé nóiméad fiú ag teochtaí an -fhuar/reo. Curing gan teas a sholáthar. Chuir Crane in iúl gur féidir an obair dheisiúcháin seo a chomhlánú laistigh d'uair an chloig.
Léiríodh agus tástáladh an dá chóras paiste. I gcás gach deisiúcháin, déantar an limistéar atá le damáiste a mharcáil (céim 1), a cruthaíodh le chonaic poll, agus ansin é a bhaint ag baint úsáide as grinder láimhe faoi thiomáint ceallraí (Céim 2). Ansin gearrtha an limistéar deisiúcháin i barrchaint 12: 1. Glan dromchla an scairf le ceap alcóil (Céim 3). Ansin, gearr an paiste deisiúcháin go méid áirithe, cuir é ar an dromchla glanta (Céim 4) agus déan é a chomhdhlúthú le sorcóir chun boilgeoga aeir a bhaint. Le haghaidh prepreg vinile snáithín/UV-Curing Prepreg, cuir an ciseal scaoilte ar an limistéar deisiúcháin agus leigheas an paiste le lampa UV gan sreang ar feadh sé nóiméad (Céim 5). Maidir le snáithín carbóin/prepreg eapocsa, bain úsáid as bonder teirmeach réamhchláraithe, aon-chnaipe, faoi thiomáint ceallraí chun pacáiste folúis a leigheas agus leigheas an limistéar deisiúcháin ag 210 ° F/99 ° C ar feadh uair an chloig.
Céim 5. Tar éis an ciseal feannadh a chur ar an limistéar deisiúcháin, bain úsáid as lampa UV gan sreang chun an paiste a leigheas ar feadh 6 nóiméad.
“Ansin rinneamar tástálacha chun meastóireacht a dhéanamh ar ghreamaitheacht an phaiste agus ar a chumas chun cumas ualach an struchtúir a athchóiriú,” a dúirt Bergen. “Sa chéad chéim, ní mór dúinn an éascaíocht a chruthú agus an cumas 75% ar a laghad den neart a aisghabháil. Déantar é seo trí lúbadh ceithre phointe ar shnáithín carbóin 4 x 48 orlach/roisín eapocsa agus balsa croí-bhíoma tar éis an damáiste insamhlaithe a dheisiú. Sea. D'úsáid an dara céim den tionscadal painéal 12 x 48 orlach, agus ní mór dó níos mó ná 90% de riachtanais neart a thaispeáint faoi ualaí brú casta. Bhuail muid leis na riachtanais seo go léir, agus ansin grianghraf na modhanna deisiúcháin ar an tsamhail AMCB. Conas teicneolaíocht agus trealamh infield a úsáid chun tagairt amhairc a sholáthar. ”
Príomhghné den tionscadal is ea a chruthú gur féidir le daoine nua an deisiúchán a chríochnú go héasca. Ar an gcúis seo, bhí smaoineamh ag Bergen: “Tá geallta agam a léiriú dár dhá theagmháil theicniúla san Arm: an Dr. Bernard Sia agus Ashley Genna. San athbhreithniú deiridh ar an gcéad chéim den tionscadal, níor iarr mé aon deisiúcháin. Rinne Ashley an deisiúchán. Ag baint úsáide as an trealamh agus an lámhleabhar a chuir muid ar fáil, chuir sí an paiste i bhfeidhm agus chríochnaigh sí an deisiú gan aon fhadhbanna. ”
Figiúr 2 Is féidir leis an meaisín nasctha teirmeach réamhchláraithe, faoi thiomáint ceallraí an paiste deisiúcháin snáithín carbóin/eapocsa a leigheas ag brú cnaipe, gan an gá le heolas deisiúcháin nó cláir rothaíochta a leigheas. Foinse Íomhá: Custom Technologies, LLC
Príomhfhorbairt eile is ea an córas curing faoi thiomáint ceallraí (Figiúr 2). “Trí chothabháil infield, níl ach cumhacht ceallraí agat,” arsa Bergen. “Tá an trealamh próisis go léir sa trealamh deisiúcháin a d'fhorbraíomar gan sreang.” Áirítear leis seo nascadh teirmeach faoi thiomáint ceallraí a forbraíodh i gcomhar le saincheaptha Teicneolaíochtaí agus Soláthraí Meaisín Nasctha Teirmeach Wichitech Industries Inc. (Randallstown, Maryland, SAM). “Déantar an bonder teirmeach faoi thiomáint ceallraí a réamhchlárú chun curing a chríochnú, mar sin ní gá do dhaoine nua an timthriall curing a chlárú,” a dúirt Crane. “Ní gá dóibh ach cnaipe a bhrú chun an rampa ceart agus an soak a chríochnú.” Is féidir leis na cadhnraí atá in úsáid faoi láthair maireachtáil ar feadh bliana sula gcaithfear iad a athluchtú.
Le críochnú an dara céim den tionscadal, tá Custom Technologies ag ullmhú tograí feabhsúcháin leantacha agus ag bailiú litreacha spéise agus tacaíochta. “Is é an sprioc atá againn an teicneolaíocht seo a aibiú go TRL 8 agus í a thabhairt chuig an réimse,” a dúirt Bergen. “Feicimid freisin an poitéinseal a bhaineann le hiarratais neamh-mhíleata.”
Míníonn sé an sean-ealaín atá taobh thiar de chéad treisiú snáithín an tionscail, agus tá tuiscint dhomhain aici ar eolaíocht snáithín nua agus ar fhorbairt amach anseo.
Ag teacht go luath agus ag eitilt den chéad uair, braitheann an 787 ar nuálaíochtaí in ábhair agus próisis ilchodacha chun a spriocanna a bhaint amach
Am Post: SEP-02-2021