Is féidir an trealamh iniompartha a dheisiú le snáithínghloine/eistear vinile atá inleigheasta le UV nó réamhphlandáil snáithín carbóin/eapocsa atá stóráilte ag teocht an tseomra agus trealamh leigheasta faoi thiomáint ceallraí. #déantúsaíochtistigh #bonneagar
Deisiú paiste réamhphlandaithe atá leigheasta le UV Cé gur chruthaigh an deisiú réamhphlandaithe snáithín carbóin/eapocsa a d'fhorbair Custom Technologies LLC don droichead ilchodach intíre a bheith simplí agus tapa, tá córas níos áisiúla forbartha ag úsáid roisín eistir vinile atá leigheasta le UV atá treisithe le snáithín gloine, Prepreg. Foinse íomhá: Custom Technologies LLC
Is sócmhainní ríthábhachtacha iad droichid imscartha modúlacha le haghaidh oibríochtaí oirbheartaíochta míleata agus lóistíochta, chomh maith le hathchóiriú bonneagair iompair le linn tubaistí nádúrtha. Tá struchtúir ilchodacha á staidéar chun meáchan na ndroichead sin a laghdú, rud a laghdaíonn an t-ualach ar fheithiclí iompair agus ar mheicníochtaí lainseála-aisghabhála. I gcomparáid le droichid miotail, tá an cumas ag ábhair ilchodacha freisin acmhainn ualaigh a mhéadú agus saolré seirbhíse a shíneadh.
Is sampla de seo an Droichead Ilchodach Modúlach Ardleibhéil (AMCB). Úsáideann Seemann Composites LLC (Gulfport, Mississippi, SAM) agus Materials Sciences LLC (Horsham, PA, SAM) lannáin eapocsa treisithe le snáithín carbóin (Fíor 1). (Dearadh agus tógáil). Mar sin féin, is fadhb í an cumas struchtúir den sórt sin a dheisiú sa réimse a chuireann bac ar ghlacadh ábhar ilchodach.
Fíor 1 Droichead ilchodach, sócmhainn lárnach intí Dearadh agus tógadh an Droichead Ilchodach Modúlach Ardleibhéil (AMCB) ag Seemann Composites LLC agus Materials Sciences LLC ag baint úsáide as ilchodáin roisín eapocsa treisithe le snáithín carbóin. Foinse íomhá: Seeman Composites LLC (ar chlé) agus Arm na Stát Aontaithe (ar dheis).
Sa bhliain 2016, fuair Custom Technologies LLC (Millersville, MD, SAM) deontas Céim 1 de Thaighde Nuálaíochta Gnó Beag (SBIR) arna mhaoiniú ag Arm SAM 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 sa bhliain 2018 chun ábhair nua agus trealamh faoi thiomáint ceallraí a thaispeáint, fiú má dhéanann novice an paiste gan oiliúint roimh ré, is féidir 90% nó níos mó den struchtúr a athchóiriú Neart amh. Cinntear indéantacht na teicneolaíochta trí shraith tascanna anailíse, roghnú ábhar, monarú eiseamal agus 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 príomhthaighdeoir sna dhá chéim SBIR. D’éirigh Bergen as obair i Carderock san Ionad Cogaíochta Dromchla Cabhlaigh (NSWC) agus d’fhóin sé sa Roinn Struchtúr agus Ábhar ar feadh 27 bliain, áit ar bhainistigh sé forbairt agus cur i bhfeidhm teicneolaíochtaí ilchodacha i gcabhlach Chabhlach na Stát Aontaithe. Chuaigh an Dr. Roger Crane isteach i Custom Technologies in 2015 tar éis dó dul ar scor ó Chabhlach na Stát Aontaithe in 2011 agus tá 32 bliain caite aige ag obair ann. Áirítear ar a shaineolas ar ábhair ilchodacha foilseacháin theicniúla agus paitinní, a chlúdaíonn topaicí ar nós ábhair ilchodacha nua, monarú fréamhshamhlacha, modhanna nasctha, ábhair ilchodacha ilfheidhmeacha, monatóireacht sláinte struchtúrach, agus athchóiriú ábhar ilchodach.
D'fhorbair an bheirt shaineolaithe próiseas uathúil a úsáideann ábhair chomhchodacha chun na scoilteanna i bhforstruchtúr alúmanaim an chúrsóra diúracán treoraithe den rang CG-47 Ticonderoga 5456 a dheisiú. “Forbraíodh an próiseas chun fás scoilteanna a laghdú agus chun feidhmiú mar rogha eacnamaíoch seachas bord ardáin ar chostas 2 go 4 mhilliún dollar a athsholáthar,” 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 bhfuil na modhanna sócmhainní míleata reatha an-rathúil. Is é an rogha ná deisiú dúbailte nasctha [go bunúsach i gceantair damáiste, bord a ghreamú ar an mbarr] nó an tsócmhainn a bhaint as seirbhís le haghaidh deisiúcháin ar leibhéal stórais (leibhéal D). Toisc go bhfuil gá le deisiúcháin ar leibhéal D, cuirtear go leor sócmhainní i leataobh.”
Dúirt sé freisin gurb é atá de dhíth ná modh is féidir le saighdiúirí gan taithí ar ábhair chomhchodacha a dhéanamh, ag baint úsáide as trealamh agus lámhleabhair chothabhála amháin. Is é an sprioc atá againn an próiseas a dhéanamh simplí: léigh an lámhleabhar, déan meastóireacht ar an damáiste agus déan deisiúcháin. Nílimid ag iarraidh roisíní leachtacha a mheascadh, mar go n-éilíonn sé seo tomhas beacht chun a chinntiú go leigheasfar go hiomlán é. Teastaíonn córas uainn freisin gan aon dramhaíl ghuaiseach tar éis na ndeisiúcháin a bheith críochnaithe. Agus ní mór é a phacáistiú mar threalamh is féidir leis an líonra atá ann cheana a imscaradh.”
Réiteach amháin a léirigh Custom Technologies go rathúil ná trealamh iniompartha a úsáideann greamachán eapocsa cruaite 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 3 orlach ar tiús. Tá croí adhmaid balsa 3 orlach ar tiús (dlús 15 punt in aghaidh an troigh chiúbach) agus dhá shraith d'fhabraic fuaite dé-aiseach Vectorply (Phoenix, Arizona, SAM) snáithín carbóin C-LT 1100 0°/90°, sraith amháin de shnáithín carbóin C-TLX 1900 0°/+45°/-45° trí seafta agus dhá shraith de C-LT 1100, cúig shraith san iomlán. “Shocraíomar go n-úsáidfidh an trealamh paistí réamhdhéanta i lannán leath-iseatrópach cosúil le il-aiseach ionas nach mbeidh treo na fabraice ina fhadhb,” a dúirt Crane.
Is í an chéad cheist eile ná an maitrís roisín a úsáidtear le haghaidh deisiú lannáin. Chun roisín leachtach a mheascadh a sheachaint, úsáidfear réamhphlandáil don phaiste. “Is iad na dúshláin seo, áfach,” a mhínigh Bergen. Chun réiteach paiste instórála a fhorbairt, tá comhpháirtíocht déanta ag Custom Technologies le Sunrez Corp. (El Cajon, California, SAM) chun réamhphlandáil snáithín gloine/eistear vinile a fhorbairt ar féidir leis solas ultraivialait (UV) a úsáid i sé nóiméad de leigheas solais. Chomhoibrigh sé freisin le Gougeon Brothers (Bay City, Michigan, SAM), a mhol úsáid scannáin eapocsa solúbtha nua.
Léirigh staidéir luatha gurb é roisín eapocsa an roisín is oiriúnaí do réamhphlandálacha snáithín carbóin - oibríonn eistir vinile atá leigheasta le UV agus snáithín gloine tréshoilseach go maith, ach ní leigheasann siad faoi shnáithín carbóin atá ag blocáil solais. Bunaithe ar scannán nua Gougeon Brothers, leigheastar an réamhphlandáil eapocsa deiridh ar feadh 1 uair an chloig ag 210°F/99°C agus tá seilfré fada aige ag teocht an tseomra - níl aon ghá le stóráil ag teocht íseal. Dúirt Bergen, má tá teocht trasdulta gloine (Tg) níos airde ag teastáil, go leigheasfar an roisín ag teocht níos airde freisin, amhail 350°F/177°C. Soláthraítear an dá réamhphlandáil i dtrealamh deisiúcháin iniompartha mar charn paistí réamhphlandála séalaithe i gclúdach scannáin phlaistigh.
Ós rud é gur féidir an trealamh deisiúcháin a stóráil ar feadh i bhfad, tá sé de dhualgas ar Custom Technologies staidéar seilfré a dhéanamh. “Cheannaíomar ceithre imfhálú plaisteacha crua - cineál míleata tipiciúil a úsáidtear i dtrealamh iompair - agus chuireamar samplaí de ghreamaitheach eapocsa agus réamhphlandáil eistir vinile i ngach imfhálú,” a dúirt Bergen. Cuireadh na boscaí ansin i gceithre shuíomh éagsúla le haghaidh tástála: díon mhonarcha Gougeon Brothers i Michigan, díon aerfort Maryland, an tsaoráid lasmuigh i nGleann Yucca (fásach California), agus an tsaotharlann tástála creimeadh lasmuigh i ndeisceart Florida. Tá logálaithe sonraí i ngach cás, a thugann Bergen le fios, “Glacaimid samplaí sonraí agus ábhair le haghaidh meastóireachta gach trí mhí. Is é 140°F an teocht uasta a taifeadadh sna boscaí i Florida agus i California, rud atá go maith do fhormhór na roisíní athchóirithe. Is dúshlán fíor é.” Ina theannta sin, rinne Gougeon Brothers tástáil inmheánach ar an roisín eapocsa íon nua-fhorbartha. “Tosaíonn samplaí atá curtha in oigheann ag 120°F ar feadh roinnt míonna ag polaiméiriú,” a dúirt Bergen. "Mar sin féin, i gcás na samplaí comhfhreagracha a coinníodh ag 110°F, níor fheabhsaigh ceimic an roisín ach beagán."
Fíoraíodh an deisiú ar an mbord tástála agus ar an tsamhail scála seo de AMCB, a d'úsáid an lannán agus an t-ábhar croí céanna leis an droichead bunaidh a thóg Seemann Composites. Foinse íomhá: Custom Technologies LLC
Chun an teicníc deisiúcháin a léiriú, ní mór lannán ionadaíoch a mhonarú, a dhamáistiú agus a dheisiú. “Sa chéad chéim den tionscadal, d’úsáideamar bíomaí beaga 4 x 48 orlach agus tástálacha lúbtha ceithre phointe ar dtús chun indéantacht ár bpróiseas deisiúcháin a mheas,” a dúirt Klein. “Ansin, bhogamar go painéil 12 x 48 orlach sa dara céim den tionscadal, chuireamar ualaí i bhfeidhm chun staid struis dé-aiseach a ghiniúint chun teip a chur faoi deara, agus ansin rinneamar measúnú ar fheidhmíocht an deisiúcháin. Sa dara céim, chríochnaíomar an tsamhail AMCB a thógamar Cothabháil freisin.”
Dúirt Bergen gur monaraíodh an painéal tástála a úsáideadh chun an fheidhmíocht deisiúcháin a chruthú ag baint úsáide as an líneáil chéanna laminates agus ábhar croí leis an AMCB a mhonaraigh Seemann Composites, “ach laghdaíomar tiús an phainéil ó 0.375 orlach go 0.175 orlach, bunaithe ar theoirim an ais chomhthreomhar. Is amhlaidh atá. Baineadh úsáid as an modh, mar aon leis na heilimintí breise de theoiric an bhíoma agus teoiric an laminate chlasaicigh [CLT], chun nóiméad na táimhe agus dolúbthacht éifeachtach an AMCB lánscála a nascadh le táirge taispeána níos lú atá níos éasca le láimhseáil agus níos cost-éifeachtaí. Ansin, baineadh úsáid as an tsamhail anailíse eilimintí críochta [FEA] arna forbairt ag XCraft Inc. (Boston, Massachusetts, SAM) chun dearadh na ndeisiúchán struchtúrach a fheabhsú.” Ceannaíodh an fabraic snáithín carbóin a úsáideadh do na painéil tástála agus don tsamhail AMCB ó Vectorply, agus sholáthair Core Composites (Bristol, RI, SAM) an croí balsa.
Céim 1. Taispeánann an painéal tástála seo trastomhas poill 3 orlach chun damáiste atá marcáilte sa lár a insamhladh agus an imlíne a dheisiú. Foinse grianghraf do na céimeanna uile: Custom Technologies LLC.
Céim 2. Bain úsáid as meilteoir láimhe faoi thiomáint ceallraí chun an t-ábhar damáiste a bhaint agus cuir barrchaolú 12:1 timpeall an phaiste deisiúcháin.
“Ba mhaith linn leibhéal níos airde damáiste a insamhladh ar an mbord tástála ná mar a fheicfí ar dheic an droichid sa réimse,” a mhínigh Bergen. “Mar sin, is é an modh atá againn ná sábh poll a úsáid chun poll 3 orlach ar trastomhas a dhéanamh. Ansin, tarraingímid an breiseán den ábhar damáiste amach agus úsáidimid meilteoir aeroibrithe láimhe chun scairf 12:1 a phróiseáil.”
Mhínigh Crane, i gcás deisiú snáithín carbóin/eapocsa, nuair a bhaintear an t-ábhar painéil “damáiste” agus go gcuirtear scairf chuí i bhfeidhm, go ngearrfar an réamhphlandáil de réir leithead agus fad chun meaitseáil le barrchaolú an limistéir damáiste. “I gcás ár bpainéal tástála, teastaíonn ceithre shraith réamhphlandála chun an t-ábhar deisiúcháin a choinneáil comhsheasmhach le barr an phainéil charbóin bhunaidh neamhdamáiste. Ina dhiaidh sin, dírítear na trí shraith chumhdaigh réamhphlandála carbóin/eapocsa air seo ar an gcuid deisithe. Síneann gach sraith ina dhiaidh sin 1 orlach ar gach taobh den tsraith íochtarach, rud a sholáthraíonn aistriú ualaigh de réir a chéile ón ábhar máguaird “maith” go dtí an limistéar deisithe.” An t-am iomlán chun an deisiú seo a dhéanamh - lena n-áirítear ullmhú an limistéir deisiúcháin, gearradh agus cur an ábhair athchóirithe agus an nós imeachta leigheasta a chur i bhfeidhm - thart ar 2.5 uair an chloig.
I gcás réamhphlandála snáithín carbóin/eapocsa, déantar an limistéar deisiúcháin a phacáil i bhfolús agus a leigheas ag 210°F/99°C ar feadh uair an chloig ag baint úsáide as nascóir teirmeach faoi thiomáint ceallraí.
Cé go bhfuil deisiú carbóin/eapocsa simplí agus tapa, thuig an fhoireann an gá le réiteach níos áisiúla chun feidhmíocht a athbhunú. Mar thoradh air seo, rinneadh iniúchadh ar réamhphlandaí leigheasta ultraivialait (UV). “Tá an spéis i roisíní eistir vinile Sunrez bunaithe ar thaithí chabhlaigh roimhe seo le bunaitheoir na cuideachta, Mark Livesay,” a mhínigh Bergen. “Ar dtús, chuireamar fabraic ghloine leath-iseatrópach ar fáil do Sunrez, ag baint úsáide as a réamhphlandaí eistir vinile, agus rinneamar meastóireacht ar an gcuar leigheasta faoi dhálaí éagsúla. Ina theannta sin, toisc go bhfuil a fhios againn nach bhfuil roisín eistir vinile cosúil le roisín eapocsa a sholáthraíonn feidhmíocht ghreamaitheachta tánaisteach oiriúnach, mar sin tá gá le hiarrachtaí breise chun gníomhairí cúplála sraithe greamaitheacha éagsúla a mheas agus a chinneadh cé acu ceann atá oiriúnach don fheidhmchlár.”
Fadhb eile is ea nach féidir le snáithíní gloine na hairíonna meicniúla céanna a sholáthar agus a sholáthraíonn snáithíní carbóin. “I gcomparáid le paiste carbóin/eapocsa, réitítear an fhadhb seo trí shraith bhreise gloine/eistear vinile a úsáid,” a dúirt Crane. “Is é an fáth nach bhfuil ach sraith amháin breise ag teastáil ná gur fabraic níos troime í 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/reoite sa réimse. Leigheas gan teas a sholáthar. Thug Crane le fios gur féidir an obair dheisiúcháin seo a chríochnú laistigh d’uair an chloig.
Tá an dá chóras paiste léirithe agus tástáilte. I gcás gach deisiúcháin, déantar an limistéar atá le damáiste a mharcáil (céim 1), a chruthú le sábh poll, agus ansin a bhaint ag baint úsáide as meilteoir láimhe faoi thiomáint ceallraí (céim 2). Ansin gearr an limistéar deisithe i gcóimheas 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 comhdhlúthaigh é le sorcóir chun boilgeoga aeir a bhaint. I gcás réamhphlandáil snáithín gloine/eistear vinile a leigheasann le UV, cuir an ciseal scaoilte ar an limistéar deisithe agus leigheas an paiste le lampa UV gan sreang ar feadh sé nóiméad (céim 5). I gcás réamhphlandáil snáithín carbóin/eapocsa, bain úsáid as nascóir teirmeach réamhchláraithe, aon-chnaipe, faoi thiomáint ceallraí chun an limistéar deisithe a phacáil i bhfolús agus a leigheas ag 210°F/99°C ar feadh uair an chloig.
Céim 5. Tar éis an ciseal feannadh a chur ar an limistéar deisithe, bain úsáid as lampa UV gan sreang chun an paiste a leigheas ar feadh 6 nóiméad.
“Ansin rinneamar tástálacha chun greamaitheacht an phaiste agus a chumas chun acmhainn ualaigh an struchtúir a athbhunú a mheas,” a dúirt Bergen. “Sa chéad chéim, ní mór dúinn a chruthú go bhfuil sé éasca an cur i bhfeidhm agus go bhfuil sé in ann 75% den neart ar a laghad a aisghabháil. Déantar é seo trí lúbadh ceithre phointe ar bhíoma croí-bhalsa/snáithín carbóin 4 x 48 orlach tar éis an damáiste insamhalta a dheisiú. Sea. Baineadh úsáid as painéal 12 x 48 orlach sa dara céim den tionscadal, agus ní mór dó níos mó ná 90% de na ceanglais neart a thaispeáint faoi ualaí brú casta. Chomhlíonamar na ceanglais seo go léir, agus ansin ghlacamar grianghraif de na modhanna deisiúcháin ar mhúnla AMCB. Conas teicneolaíocht agus trealamh intí a úsáid chun tagairt amhairc a sholáthar.”
Gné lárnach den tionscadal is ea a chruthú gur féidir le daoine nua an deisiú a chur i gcrích go héasca. Ar an gcúis seo, bhí smaoineamh ag Bergen: “Gheall mé go ndéanfainn taispeántas dár mbeirt theagmhálaithe teicniúla san Arm: an Dr. Bernard Sia agus Ashley Genna. Sa athbhreithniú deiridh ar an gcéad chéim den tionscadal, d’iarr mé gan aon deisiúcháin a dhéanamh. Rinne Ashley, a bhfuil taithí aici, an deisiú. Ag baint úsáide as an trealamh agus an lámhleabhar a chuireamar ar fáil, chuir sí an paiste i bhfeidhm agus chríochnaigh sí an deisiú gan aon fhadhbanna.”
Fíor 2 Is féidir leis an meaisín nasctha teirmeach réamhchláraithe faoi thiomáint ceallraí an paiste deisiúcháin snáithín carbóin/eapocsa a leigheas le brú cnaipe, gan gá le heolas deisiúcháin ná le cláreoireacht timthrialla leigheasta. Foinse íomhá: Custom Technologies, LLC
Forbairt thábhachtach eile is ea an córas leigheasta faoi thiomáint ceallraí (Fíor 2). “Trí chothabháil intí, níl agat ach cumhacht ceallraí,” a dúirt Bergen. “Tá an trealamh próisis go léir sa trealamh deisiúcháin a d’fhorbraíomar gan sreang.” Áirítear leis seo meaisín nascadh teirmeach faoi thiomáint ceallraí arna fhorbairt i gcomhpháirt ag Custom Technologies agus soláthraí meaisín nasctha teirmeach WichiTech Industries Inc. (Randallstown, Maryland, SAM). “Tá an meaisín nasctha teirmeach faoi thiomáint ceallraí seo réamhchláraithe chun leigheas a chríochnú, mar sin ní gá do thosaitheoirí an timthriall leigheasta a chlárú,” a dúirt Crane. “Ní gá dóibh ach cnaipe a bhrú chun an rampa agus an sáithiú ceart a chríochnú.” Is féidir leis na cadhnraí atá in úsáid faoi láthair maireachtáil ar feadh bliana sula gcaithfear iad a athluchtú.
Agus an dara céim den tionscadal críochnaithe, tá Custom Technologies ag ullmhú moltaí 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 an cumas freisin d’fheidhmchláir neamh-mhíleata.”
Míníonn sé an sean-ealaín atá taobh thiar den chéad athneartú snáithíneach sa tionscal, agus tá tuiscint dhomhain aige ar eolaíocht snáithíneach nua agus ar fhorbairt amach anseo.
Ag teacht go luath agus ag eitilt den chéad uair, braitheann an 787 ar nuálaíochtaí in ábhair agus i bpróisis chomhchodacha chun a spriocanna a bhaint amach.
Am an phoist: Meán Fómhair-02-2021