Kîta veguhêzbar dikare bi fîberglass/vînîl ester an jî fîbera karbonê/epoksî ya ku di germahiya odeyê de tê hilanîn û bi amûrên vegirtinê yên bi pîlê dixebitin were tamîrkirin. #insidemanufacturing #infrastructure
Çakkirina peçên prepreg ên ku bi tîrêjên UV têne dermankirin Her çend çakkirina prepreg a fîbera karbonê/epoksî ya ku ji hêla Custom Technologies LLC ve ji bo pira kompozît a hundurîn hatî pêşve xistin hêsan û bilez derket jî, karanîna rezîna ester a vînîl a bi fîbera camê ya ku bi tîrêjên UV tê dermankirin Prepreg pergalek hêsantir pêşxistiye. Çavkaniya wêneyê: Custom Technologies LLC
Pirên modulî yên bicihkirî ji bo operasyonên taktîkî yên leşkerî û lojîstîkê, û her weha ji bo sererastkirina binesaziya veguhastinê di dema karesatên xwezayî de, hebûnên girîng in. Avahiyên kompozît têne lêkolîn kirin da ku giraniya pirên weha kêm bikin, bi vî rengî barê li ser wesayîtên veguhastinê û mekanîzmayên destpêkirin-vegerandinê kêm bikin. Li gorî pirên metalî, materyalên kompozît di heman demê de xwedî potansiyela zêdekirina kapasîteya hilgirtina bar û dirêjkirina temenê xizmetê ne.
Pira Kompozît a Modular a Pêşketî (AMCB) mînakek e. Seemann Composites LLC (Gulfport, Mississippi, Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê) û Materials Sciences LLC (Horsham, PA, Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê) laminatên epoksî yên bi fîbera karbonê xurtkirî bikar tînin (Wêne 1). ) Sêwirandin û çêkirin). Lêbelê, şiyana tamîrkirina avahiyên weha di zeviyê de pirsgirêkek bûye ku pejirandina materyalên kompozît asteng dike.
Wêne 1 Pira kompozît, sermayeya sereke ya zeviyê Pira Kompozît a Modular a Pêşketî (AMCB) ji hêla Seemann Composites LLC û Materials Sciences LLC ve bi karanîna kompozîtên rezîna epoksî yên bi fîbera karbonê ve hatine xurtkirin hate sêwirandin û çêkirin. Çavkaniya wêneyê: Seeman Composites LLC (çep) û Artêşa Dewletên Yekbûyî (rast).
Di sala 2016an de, Custom Technologies LLC (Millersville, MD, Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê) ji bo pêşxistina rêbazek tamîrkirinê ku leşker dikarin bi serkeftî li cihê kar bikin, ji bo pêşxistina rêbazek tamîrkirinê ku ji hêla leşkeran ve li cîhê kar were kirin, alîkarîya Qonaxa 1ê ya Lêkolîna Nûjeniya Karsaziyên Biçûk (SBIR) wergirt. Li ser bingeha vê rêbazê, qonaxa duyemîn a alîkarîya SBIR di sala 2018an de ji bo nîşandana materyalên nû û alavên ku bi pîlê dixebitin hat dayîn, her çend patch ji hêla kesekî nû ve bêyî perwerdehiya berê were kirin jî, %90 an jî zêdetir ji avahiyê dikare hêza xav were vegerandin. Gengazbûna teknolojiyê bi pêkanîna rêze analîzan, hilbijartina materyalan, çêkirina nimûneyan û peywirên ceribandina mekanîkî, û her weha tamîrên piçûk û tevahî tê destnîşankirin.
Lêkolînerê sereke di her du qonaxên SBIR de Michael Bergen e, damezrîner û serokê Custom Technologies LLC. Bergen ji Navenda Şerê Rûyê Deryayî ya Carderock (NSWC) teqawît bû û 27 salan di Beşa Avahiyên û Materyalan de xebitî, li wir wî pêşkeftin û sepandina teknolojiyên kompozît di filoya Hêza Deryayî ya Dewletên Yekbûyî de birêve bir. Dr. Roger Crane piştî ku di sala 2011an de ji Hêza Deryayî ya Dewletên Yekbûyî teqawît bû, di sala 2015an de tevlî Custom Technologies bû û 32 salan xizmet kiriye. Pisporiya wî ya di materyalên kompozît de weşanên teknîkî û patentan vedihewîne, ku mijarên wekî materyalên kompozît ên nû, çêkirina prototîpan, rêbazên girêdanê, materyalên kompozît ên pirfonksiyonel, çavdêriya tenduristiya avahîsaziyê û sererastkirina materyalên kompozît vedihewîne.
Herdu pisporan pêvajoyek bêhempa pêşxistine ku materyalên kompozît bikar tîne da ku şikestinên di avahiya jorîn a aluminiumê ya keştiya mûşekî ya rêberkirî ya pola Ticonderoga CG-47 5456 de tamîr bike. Bergen got, "Ev pêvajo ji bo kêmkirina mezinbûna şikestinan û ji bo ku wekî alternatîfek aborî ji bo guheztina panelek platformê ya 2 heta 4 mîlyon dolarî xizmet bike, hate pêşve xistin." "Ji ber vê yekê me îspat kir ku em dizanin ka meriv çawa li derveyî laboratûvarê û di hawîrdorek karûbarê rastîn de tamîran dike. Lê dijwarî ev e ku rêbazên heyî yên hebûnên leşkerî ne pir serketî ne. Vebijêrk tamîrkirina dupleks a girêdayî ye [bi bingehîn li deverên zirardar panelek li jor ve zeliqînin] an jî hebûn ji bo tamîrên asta depoyê (asta D) ji xizmetê derxînin. Ji ber ku tamîrên asta D hewce ne, gelek hebûn têne danîn aliyekî."
Wî got ku tiştê ku pêwîst e rêbazek e ku ji hêla leşkerên bê ezmûn di materyalên kompozît de, tenê bi karanîna kît û rêbernameyên lênêrînê ve were pêkanîn. Armanca me ew e ku pêvajoyê hêsan bikin: rêbernameyê bixwînin, zirarê binirxînin û tamîr bikin. Em naxwazin rezînên şil tevlihev bikin, ji ber ku ev pîvandina rast hewce dike da ku başbûna tevahî misoger bike. Her weha em hewceyê pergalek in ku piştî tamîrkirinê bermahiyên xeternak tune ne. Û divê ew wekî kîtek were pak kirin ku dikare ji hêla tora heyî ve were bikar anîn.
Yek ji çareseriyên ku Custom Technologies bi serkeftî nîşan da, kîteke veguhêzbar e ku zeliqokek epoksî ya hişk bikar tîne da ku peça kompozît a zeliqok li gorî mezinahiya zirarê (heta 12 înçên çargoşe) xweş bike. Xwenîşandan li ser materyalek kompozît ku dekek AMCB ya 3 înç qalind temsîl dike, hate temam kirin. Materyalê kompozît xwedî navikek darê balsa ya 3 înç qalind (15 pound li ser dendika lingê sêcar) û du tebeqeyên qumaşê dirûtî yê dualî yê fîbera karbonê ya Vectorply (Phoenix, Arizona, US) C -LT 1100 0°/90°, tebeqeyek ji fîbera karbonê ya C-TLX 1900 0°/+45°/-45° sê şaft û du tebeqeyên C-LT 1100, bi tevahî pênc tebeqe. Crane got, "Me biryar da ku kît dê peçên pêşwextkirî di laminatek nîv-îzotropîk de bikar bîne ku dişibihe pir-eksenek da ku rêça qumaşê nebe pirsgirêk."
Pirsgirêka din matrîksa rezînê ye ku ji bo tamîrkirina laminatê tê bikar anîn. Ji bo ku rê li ber tevlihevkirina rezîna şil were girtin, peç dê prepreg bikar bîne. Bergen rave kir, "Lêbelê, ev pirsgirêk hilanîn in." Ji bo pêşxistina çareseriyek peçê ya hilanînê, Custom Technologies bi Sunrez Corp. (El Cajon, California, USA) re hevkariyek kiriye da ku prepregek fîbera cam/vînîl ester pêş bixe ku dikare ronahiya ultraviyole (UV) di şeş hûrdeman de bi ronahiyê hişk bike. Her wiha bi Gougeon Brothers (Bay City, Michigan, USA) re hevkarî kiriye, ku karanîna fîlimek epoksî ya nerm a nû pêşniyar kiriye.
Lêkolînên destpêkê nîşan dane ku rezîna epoksî ji bo prepregên fîbera karbonê rezîna herî guncaw e - estera vînîl a ku bi tîrêjên UV tê saxkirin û fîbera cama zelal baş dixebitin, lê di bin fîbera karbonê ya ku ronahiyê asteng dike de nayê saxkirin. Li gorî fîlma nû ya Gougeon Brothers, preprega epoksî ya dawîn ji bo 1 saetê di 210°F/99°C de tê saxkirin û di germahiya odeyê de xwedî temenê dirêj ê rafê ye - ne hewce ye ku di germahiya nizm de were hilanîn. Bergen got ku heke germahiyek veguherîna cama bilindtir (Tg) hewce be, rezîn dê di germahiyek bilindtir de jî were saxkirin, wek 350°F/177°C. Her du prepreg di kîteyek tamîrê ya portable de wekî komek ji perçeyên prepreg ên ku di zarfek fîlimek plastîk de hatine morkirin têne peyda kirin.
Ji ber ku kîteya tamîrkirinê dibe ku demek dirêj were hilanîn, pêdivî ye ku Custom Technologies lêkolînek li ser temenê rafê bike. Bergen got, "Me çar qutiyên plastîk ên hişk kirî - cureyek leşkerî ya tîpîk ku di alavên veguhastinê de tê bikar anîn - û nimûneyên pêveka epoksî û prepreg a vînîl ester xistin nav her qutiyê." Dûv re qutî ji bo ceribandinê li çar deverên cûda hatin danîn: banê kargeha Gougeon Brothers li Michigan, banê balafirgeha Maryland, tesîsa derve li Yucca Valley (çolê Kalîforniyayê), û laboratuwara ceribandina korozyonê ya derve li başûrê Florîdayê. Bergen destnîşan dike ku hemî doz xwedî tomarkerên daneyan in, "Em her sê mehan carekê nimûneyên daneyan û materyalan ji bo nirxandinê digirin. Germahiya herî zêde ya ku di qutiyan de li Florîda û Kalîforniyayê hatî tomar kirin 140°F ye, ku ji bo piraniya rezînên restorasyonê baş e. Ew dijwariyek rastîn e." Wekî din, Gougeon Brothers rezîna epoksî ya paqij a nû hatî pêşve xistin bi navxweyî ceriband. Bergen got, "Nimûneyên ku çend mehan di firinekê de li 120°F hatine danîn dest bi polîmerîzekirinê dikin." "Lêbelê, ji bo nimûneyên têkildar ên ku di 110°F de hatine girtin, kîmyaya rezînê tenê bi rêjeyek piçûk çêtir bû."
Tamîrkirin li ser panela ceribandinê û vê modela pîvandî ya AMCB-ê hate verastkirin, ku heman laminat û materyalê bingehîn wekî pira orîjînal a ji hêla Seemann Composites ve hatî çêkirin bikar anî. Çavkaniya wêneyê: Custom Technologies LLC
Ji bo nîşandana teknîka tamîrkirinê, divê laminateke nûner were çêkirin, zirar lê were dayîn û were tamîrkirin. Klein got, "Di qonaxa yekem a projeyê de, me di destpêkê de tîrêjên 4 x 48 înç ên piçûk û ceribandinên xwarbûna çar xalan bikar anîn da ku gengaziya pêvajoya tamîrkirina xwe binirxînin." "Piştre, me di qonaxa duyemîn a projeyê de derbasî panelên 12 x 48 înç kir, bar dan ser wan da ku rewşek stresê ya dualî çêbikin da ku bibe sedema têkçûnê, û dûv re performansa tamîrkirinê nirxand. Di qonaxa duyemîn de, me modela AMCB-ê ya ku me Maintenance çêkir jî temam kir."
Bergen got ku panela ceribandinê ya ku ji bo îspatkirina performansa tamîrkirinê hatî bikar anîn bi karanîna heman rêza laminat û materyalên bingehîn ên wekî AMCB-ya ku ji hêla Seemann Composites ve hatî çêkirin hatî çêkirin, "lê me qalindahiya panelê ji 0.375 înç kêm kir 0.175 înç, li gorî teorema mîhwera paralel. Ev rewş e. Rêbaz, digel hêmanên zêde yên teoriya tîrêjê û teoriya laminat a klasîk [CLT], ji bo girêdana kêliya bêçalaktiyê û hişkbûna bi bandor a AMCB-ya tevahî-pîvan bi hilberek demo ya piçûktir ku hêsantir tê rêvebirin û lêçûn-bandortir e, hate bikar anîn. Dûv re, me Modela analîza hêmana dawîn [FEA] ya ku ji hêla XCraft Inc. (Boston, Massachusetts, USA) ve hatî pêşve xistin ji bo baştirkirina sêwirana tamîrên avahîsaziyê hate bikar anîn." Qûmaşa fîbera karbonê ya ku ji bo panelên ceribandinê û modela AMCB-ê hatî bikar anîn ji Vectorply hate kirîn, û navika balsa ji hêla Core Composites (Bristol, RI, US) ve hatî peyda kirin.
Gava 1. Ev panela ceribandinê ji bo simulasyona zirara ku di navendê de hatiye nîşankirin û tamîrkirina dorhêlê, qulquleke qulika 3 înç nîşan dide. Çavkaniya wêneyê ji bo hemî gavan: Custom Technologies LLC.
Gava 2. Makîneyeke hûrkirinê ya destî ya bi pîlê dixebite bikar bînin da ku materyalê zirar dîtî derxînin û cihê tamîrkirinê bi konîkek 12:1 dorpêç bikin.
Bergen şîrove kir, "Em dixwazin li ser tabloya ceribandinê pileyeke bilindtir ji zirarê çêbikin ji ya ku li ser dekê pirê di zeviyê de tê dîtin." "Ji ber vê yekê, rêbaza me ew e ku em birrîna qulan bikar bînin da ku qulek bi qûtra 3 înç çêbikin. Dûv re, em pêça materyalê zirar dîtî derdixin û hûrkerek pneumatîk a destan bikar tînin da ku şarpeyek 12:1 pêvajo bikin."
Crane rave kir ku ji bo tamîrkirina fîbera karbonê/epoksî, gava ku materyalê panelê "zirardar" tê rakirin û şarpeke guncaw tê sepandin, prepreg dê li gorî firehî û dirêjahiya devera zirardar were birîn. "Ji bo panela me ya ceribandinê, ev çar tebeqeyên prepreg hewce dike da ku materyalê tamîrkirinê bi serê panela karbonê ya nezirardar a orîjînal re li hev bike. Piştî vê yekê, sê tebeqeyên pêçayî yên prepreg-a karbon/epoksî li ser vê beşa tamîrkirî têne kom kirin. Her tebeqeya li pey hev 1 înç li hemî aliyên tebeqeya jêrîn dirêj dibe, ku veguhastinek bargiraniyê ya hêdî hêdî ji materyalê derdorê "baş" berbi devera tamîrkirî peyda dike." Dema tevahî ya ji bo pêkanîna vê tamîrkirinê - tevî amadekirina devera tamîrkirinê, birîn û danîna materyalê tamîrkirinê û sepandina prosedûra saxkirinê - bi qasî 2.5 demjimêran e.
Ji bo prepreg-a fîbera karbonê/epoksî, devera tamîrkirinê di valahiyê de tê pakkirin û bi karanîna girêdana termal a ku bi pîlê dixebite, di 210°F/99°C de ji bo saetekê tê hişkkirin.
Her çend tamîrkirina karbon/epoksî hêsan û bilez be jî, tîmê hewcedariya çareseriyek hêsantir ji bo sererastkirina performansê nas kir. Ev yek bû sedema lêkolîna prepregên saxkirina ultraviyole (UV). Bergen rave kir: "Eleqeya bi rezînên esterê vînîl ên Sunrez re li ser ezmûna deryayî ya berê bi damezrînerê pargîdaniyê Mark Livesay re ye." "Me pêşî qumaşek cama nîv-îzotropîk bi karanîna prepreg-a wan a esterê vînîl ji Sunrez re peyda kir û xêza saxkirinê di bin şert û mercên cûda de nirxand. Wekî din, ji ber ku em dizanin ku rezîna esterê vînîl ne mîna rezîna epoksî ye ku performansa girêdana duyemîn a guncan peyda dike, ji ber vê yekê hewldanên zêdetir hewce ne ku ajanên girêdana qata zeliqok ên cûrbecûr werin nirxandin û were destnîşankirin ka kîjan ji bo serîlêdanê guncan e."
Pirsgirêkek din jî ew e ku fîberên cam nikarin heman taybetmendiyên mekanîkî yên wekî fîberên karbonê peyda bikin. Crane got, "Li gorî peça karbon/epoksî, ev pirsgirêk bi karanîna qatek zêde ya cam/vînîl ester tê çareser kirin. Sedema ku tenê qatek zêde hewce ye ev e ku materyalê cam qumaşek girantir e." Ev peçek guncaw çêdike ku dikare di nav şeş hûrdeman de were sepandin û tevlihev kirin, tewra di germahiyên pir sar/cemidî yên zeviyê de jî. Bêyî dabînkirina germê hişk dibe. Crane destnîşan kir ku ev xebata tamîrkirinê dikare di nav saetekê de were qedandin.
Her du sîstemên peçê hatine nîşandan û ceribandin. Ji bo her tamîrkirinê, devera ku zirarê bibîne tê nîşankirin (gava 1), bi qulikek tê çêkirin, û dûv re bi karanîna hêrzek destan a bi pîlê dixebite tê rakirin (gava 2). Dûv re devera tamîrkirî di konîkek 12:1 de bibirrin. Rûyê şarfê bi pêçek alkolê paqij bikin (gava 3). Dûv re, peçê tamîrkirinê bi mezinahiyek diyarkirî bibirrin, li ser rûyê paqijkirî deynin (gava 4) û bi çerxekê wê yek bikin da ku bilbilên hewayê jê bibin. Ji bo prepreg-a vînîl ester a ku bi fîbera cam/UV-ê tê hişkkirin, dûv re qata berdanê li ser devera tamîrkirî deynin û peçê bi lampa UV ya bêkablo şeş deqeyan hişk bikin (gava 5). Ji bo prepreg-a fîbera karbonê/epoksî, girêdanek germî ya pêş-bernamekirî, bi yek-bişkokî, bi pîlê dixebite bikar bînin da ku devera tamîrkirî di 210°F/99°C de ji bo saetekê bi vakumê pak bikin û hişk bikin.
Gava 5. Piştî danîna qata pilingê li ser devera tamîrkirî, ji bo 6 deqeyan çiraya UV ya bêkabloyî hişk bikin.
Bergen got, "Piştre me ceribandin kirin da ku em şiyana pêvekirina peçê û şiyana wê ya sererastkirina kapasîteya hilgirtina barê ya avahiyê binirxînin." "Di qonaxa yekem de, divê em rehetiya sepandinê û şiyana vegerandina herî kêm %75ê hêzê îspat bikin. Ev bi çar-xalî li ser tîrêjek fîbera karbonê/rezîna epoksî û tîrêjek bingehîn a balsayê ya 4 x 48 înç piştî tamîrkirina zirara simulasyonkirî tê kirin. Belê. Qonaxa duyemîn a projeyê panelek 12 x 48 înç bikar anî, û divê di bin barên zorê yên tevlihev de ji %90 zêdetir hewcedariyên hêzê nîşan bide. Me van hemî hewcedariyan bicîh anî, û dûv re rêbazên tamîrkirinê li ser modela AMCB wêne kişandin. Meriv çawa teknolojî û alavên hundurîn bikar tîne da ku referansek dîtbar peyda bike."
Aliyekî sereke yê projeyê ew e ku îspat bike ku kesên nû dikarin bi hêsanî tamîrê temam bikin. Ji ber vê sedemê, Bergen ramanek hebû: "Min soz da ku ez ê nîşanî du têkiliyên me yên teknîkî yên di Artêşê de bidim: Dr. Bernard Sia û Ashley Genna. Di nirxandina dawîn a qonaxa yekem a projeyê de, min xwest ku tu tamîr tune bin. Ashley ya xwedî ezmûn tamîr kir. Bi karanîna kît û rêbernameya ku me peyda kir, wê peç danî û tamîr bêyî pirsgirêk temam kir."
Wêne 2 Makîneya girêdana termal a bi pîlê dixebite, ku bi pêş-bernamekirî ye û bi pîlê dixebite, dikare peça tamîrkirina fîbera karbonê/epoksîyê bi tikandina bişkokekê sax bike, bêyî ku hewcedariya zanîna tamîrkirinê an bernamekirina çerxa saxkirinê hebe. Çavkaniya wêneyê: Custom Technologies, LLC
Pêşveçûnek din a girîng sîstema saxkirina bi pîlê dixebite ye (Wêne 2). Bergen destnîşan kir ku "Bi rêya lênêrîna navxweyî, hûn tenê hêza pîlê distînin." "Hemû alavên pêvajoyê yên di kîta tamîrê de ku me pêşxistiye bêtêl in." Ev tê de girêdana germî ya bi pîlê dixebite ku ji hêla Custom Technologies û dabînkerê makîneya girêdana germî WichiTech Industries Inc. (Randallstown, Maryland, USA) ve bi hev re hatî pêşve xistin. Crane got, "Ev girêdana germî ya bi pîlê dixebite ji bo temamkirina saxkirinê pêşwext hatiye bernamekirin, ji ber vê yekê destpêker ne hewce ne ku çerxa saxkirinê bername bikin. Ew tenê hewce ne ku bişkojkekê bikirtînin da ku ramp û şilkirina rast temam bikin." Pîlên ku niha têne bikar anîn dikarin salekê bidomin berî ku hewce bike ku ji nû ve werin şarj kirin.
Bi temamkirina qonaxa duyemîn a projeyê, Custom Technologies pêşniyarên başkirinê yên şopandinê amade dike û nameyên eleqe û piştgiriyê berhev dike. Bergen got, "Armanca me ew e ku em vê teknolojiyê bigihînin TRL 8 û bînin meydanê. Em potansiyela sepanên ne-leşkerî jî dibînin."
Hunera kevin a li pişt xurtkirina fîberê ya yekem a pîşesaziyê rave dike, û têgihîştineke kûr a zanista fîberê ya nû û pêşkeftina pêşerojê heye.
787, ku di demek nêzîk de tê û cara yekem difire, ji bo bidestxistina armancên xwe pişta xwe dide nûbûnên di materyal û pêvajoyên kompozît de.
Dema weşandinê: Îlon-02-2021