Ny kitapo portable dia azo amboarina amin'ny fiberglass / vinyl ester na fibre karbonika / epoxy prepreg voatahiry amin'ny mari-pana amin'ny efitrano sy fitaovana fanasitranana amin'ny bateria. #insidemanufacturing #fotodrafitrasa
Fanamboarana patch prepreg azo sitranina amin'ny UV Na dia hita ho tsotra sy haingana aza ny fanamboarana fibre karbônina/epoxy prepreg novolavolain'ny Custom Technologies LLC ho an'ny tetezana mitambatra infield, dia namolavola rafitra mora kokoa ny fampiasana ny fibre vera manamafy ny resin'ny vinyl ester Prepreg. . Loharano sary: Custom Technologies LLC
Ny tetezana modular azo ampiasaina dia fananana manan-danja ho an'ny hetsika tetikady ara-miaramila sy lozisialy, ary koa ny famerenana amin'ny laoniny ny fotodrafitrasa fitaterana mandritra ny loza voajanahary. Eo am-pandinihana ireo rafitra mitambatra mba hampihenana ny lanjan'ny tetezana toy izany, ka hampihena ny enta-mavesatra amin'ny fiara fitaterana sy ny fomba famotsorana-famerenana. Raha ampitahaina amin'ny tetezana metaly, ny akora mitambatra koa dia mety hampitombo ny fahafaha-mitondra entana sy hanitarana ny fiainana.
Ohatra iray ny Advanced Modular Composite Bridge (AMCB). Seemann Composites LLC (Gulfport, Mississippi, Etazonia) sy ny Materials Sciences LLC (Horsham, PA, US) dia mampiasa laminate epoxy vita amin'ny fibre karbonika (sary 1). ) Famolavolana sy fanorenana). Na izany aza, ny fahaizana manamboatra rafitra toy izany eny an-kianja dia olana iray izay manakana ny fananganana akora mitambatra.
Figure 1 Composite Bridge, key infield asset Advanced Modular Composite Bridge (AMCB) dia noforonin'ny Seemann Composites LLC sy Materials Sciences LLC tamin'ny fampiasana composites epoxy resin'ny fibre karbonika. Loharano sary: Seeman Composites LLC (ankavia) sy ny tafika amerikana (ankavanana).
Tamin'ny taona 2016, ny Custom Technologies LLC (Millersville, MD, US) dia nahazo famatsiam-bola ho an'ny Small Business Innovation Research (SBIR) Phase 1 novatsian'ny tafika amerikana mba hamolavola fomba fanamboarana izay azo tanterahina amin'ny fomba mahomby amin'ny alàlan'ny miaramila. Mifototra amin'io fomba fiasa io, ny dingana faharoa amin'ny famatsiam-bola SBIR dia nomena tamin'ny taona 2018 mba hampisehoana ireo fitaovana vaovao sy fitaovana mandeha amin'ny bateria, na dia ataon'ny vaovao aza ny patch tsy misy fiofanana mialoha, dia azo averina amin'ny laoniny ny 90% na mihoatra ny rafitra. hery. Ny fahafahan'ny teknolojia dia tapa-kevitra amin'ny fanatanterahana andiana fanadihadiana, fifantenana fitaovana, fanamboarana santionany ary asa fitiliana mekanika, ary koa ny fanamboarana kely sy feno.
Ny mpikaroka fototra amin'ny dingana roa SBIR dia Michael Bergen, mpanorina sy filohan'ny Custom Technologies LLC. Nisotro ronono tao Carderock an'ny Naval Surface Warfare Center (NSWC) i Bergen ary nanompo tao amin'ny Departemantan'ny Structures and Materials nandritra ny 27 taona, izay nitantanany ny fampandrosoana sy ny fampiharana ny teknolojia mitambatra ao amin'ny sambon'ny US Navy. Dr. Roger Crane dia nanatevin-daharana ny Custom Technologies tamin'ny 2015 rehefa nisotro ronono tamin'ny US Navy tamin'ny 2011 ary nanompo nandritra ny 32 taona. Ny fahaiza-manaony amin'ny fitaovana mitambatra dia ahitana ny famoahana ara-teknika sy ny patanty, mirakitra lohahevitra toy ny fitaovana mitambatra vaovao, ny famokarana prototype, ny fomba fampifandraisana, ny akora mitambatra multifunctional, ny fanaraha-maso ara-pahasalamana ara-drafitra ary ny famerenana amin'ny laoniny.
Ireo manam-pahaizana roa ireo dia namolavola dingana tsy manam-paharoa izay mampiasa fitaovana mitambatra hanamboarana ny triatra ao amin'ny rafitra ambony aluminium an'ny Ticonderoga CG-47 class guide missile cruiser 5456. amin'ny fanoloana ny biraon'ny sehatra mitentina 2 ka hatramin'ny 4 tapitrisa dolara, ”hoy i Bergen. “Noho izany dia noporofoinay fa mahay manao fanamboarana ivelan'ny laboratoara sy amin'ny tontolo serivisy tena izy. Saingy ny fanamby dia ny hoe tsy mahomby ny fomba fananan'ny miaramila amin'izao fotoana izao. Ny safidy dia ny fanamboarana duplex mifamatotra [amin'ny ankapobeny any amin'ny faritra simba Apetaho eo ambony ny solaitrabe] na esory ny fananana amin'ny serivisy ho an'ny fanamboarana trano fanatobiana (D-level). Satria ilaina ny fanamboarana ambaratonga D, fananana maro no atokana. ”
Nolazainy hatrany fa fomba iray azon’ny miaramila tsy manana traikefa amin’ny fitaovana mitambatra no ilaina, ka tsy misy afa-tsy kitapo sy boky fikojakojana. Ny tanjonay dia ny hanamora ny dingana: mamaky ny boky torolalana, manombana ny fahasimbana ary manao fanamboarana. Tsy te hampifangaro resin-drano izahay, satria mitaky fandrefesana mazava tsara izany mba hahazoana sitrana tanteraka. Mila rafitra tsy misy fako mampidi-doza ihany koa isika rehefa vita ny fanamboarana. Ary tsy maintsy amboarina ho toy ny kitapo azo apetraka amin'ny tambajotra misy. ”
Vahaolana iray nasehon'ny Custom Technologies nahomby ny kitapo portable izay mampiasa adhesive epoxy henjana mba hanamboarana ny patch composite adhesive araka ny haben'ny fahasimbana (hatramin'ny 12 santimetatra toradroa). Ny fampisehoana dia vita tamin'ny fitaovana mitambatra maneho ny 3-inch matevina AMCB. Ny fitaovana mitambatra dia manana fototra hazo balsa matevina 3-inch (15 kilao isaky ny hakitroky ny tongotra toratelo) ary roa sosona Vectorply (Phoenix, Arizona, Etazonia) C -LT 1100 fibre karbonika 0°/90° biaxial stitched lamba, iray sosona ny C-TLX 1900 fibre karbaona 0 ° / + 45 ° / -45 ° telo shafts sy roa sosona ny C-LT 1100, ny fitambaran'ny dimy sosona. "Nanapa-kevitra izahay fa ny kitapo dia hampiasa paty efa vita amin'ny laminate quasi-isotropic mitovy amin'ny multi-axis mba tsy ho olana ny fitarihana lamba," hoy Crane.
Ny olana manaraka dia ny matrix resin ampiasaina amin'ny fanamboarana laminate. Mba hisorohana ny fampifangaroana resin'ny ranon-tsavony, ny patch dia hampiasa prepreg. "Na izany aza, fitahirizana ireo fanamby ireo," hoy i Bergen nanazava. Mba hamoronana vahaolana patch azo tazonina, ny Custom Technologies dia niara-niasa tamin'ny Sunrez Corp. (El Cajon, Kalifornia, Etazonia) mba hamolavola fibre vera/vinyl ester prepreg izay afaka mampiasa hazavana ultraviolet (UV) ao anatin'ny enina minitra Fanasitranana hazavana. Niara-niasa tamin'ny Gougeon Brothers (Bay City, Michigan, Etazonia) ihany koa izy io, izay nanolo-kevitra ny hampiasa sarimihetsika epoxy mora azo.
Ny fandinihana tany am-boalohany dia naneho fa ny resin epoxy no resin mety indrindra ho an'ny fibre karbônina prepregs-UV-curable vinyl ester sy ny fibre fitaratra translucent miasa tsara, fa tsy manasitrana eo ambanin'ny fibre karbônina manakana hazavana. Mifototra amin'ny sarimihetsika vaovaon'ny Gougeon Brothers, ny prepreg epoxy farany dia sitrana mandritra ny adiny 1 amin'ny 210 ° F / 99 ° C ary maharitra maharitra amin'ny mari-pana ao amin'ny efitrano - tsy mila fitahirizana hafanana ambany. Nilaza i Bergen fa raha ilaina ny mari-pana fifindran'ny vera (Tg) avo kokoa, dia ho sitrana amin'ny hafanana ambony kokoa koa ny resin, toy ny 350°F/177°C. Ireo prepregs roa ireo dia omena ao anaty kitapo fanamboarana azo entina ho toy ny fitambaran'ireo paty prepreg voaisy tombo-kase ao anaty valopy plastika.
Satria mety ho voatahiry mandritra ny fotoana maharitra ny kitapo fanamboarana, ny Custom Technologies dia takiana amin'ny fanaovana fandalinana ny androm-piainan'ny talantalana. "Nividy fefy plastika mafy efatra izahay - karazana miaramila mahazatra ampiasaina amin'ny fitaovam-pitaterana - ary mametraka santionany amin'ny adhesive epoxy sy vinyl ester prepreg ao anaty vala tsirairay," hoy i Bergen. Napetraka teo amin'ny toerana efatra samy hafa hanaovana fitiliana ireo baoritra ireo: ny tafon'ny orinasa Gougeon Brothers any Michigan, ny tafon'ny seranam-piaramanidina Maryland, ny trano ivelany any amin'ny Lohasahan'i Yucca (efitr'i Kalifornia), ary ny laboratoara fitiliana harafesina ivelany any atsimon'i Florida. Ny tranga rehetra dia manana logger data, hoy i Bergen nanamarika, "Maka angon-drakitra sy santionany ara-pitaovana izahay isaky ny telo volana. Ny mari-pana ambony indrindra voarakitra ao anaty boaty any Florida sy California dia 140 ° F, izay tsara ho an'ny ankamaroan'ny resin'ny famerenana amin'ny laoniny. Tena fanamby izany.” Ho fanampin'izany, ny Gougeon Brothers dia nanandrana anatiny ny resin epoxy madio vao novolavolaina. "Ny santionany napetraka ao anaty lafaoro amin'ny 120 ° F nandritra ny volana maromaro dia manomboka polymerize," hoy i Bergen. "Na izany aza, ho an'ireo santionany mifanaraka amin'izany voatahiry amin'ny 110 ° F, ny simia resin dia nihatsara kely fotsiny."
Ny fanamboarana dia nohamarinina teo amin'ny biraom-panadinana sy ity maodely miendrika AMCB ity, izay nampiasa ny laminate sy akora fototra toy ny tetezana tany am-boalohany naorin'ny Seemann Composites. Loharano sary: Custom Technologies LLC
Mba hampisehoana ny teknika fanamboarana dia tsy maintsy amboarina, simba ary amboarina ny laminate solontena iray. "Tamin'ny dingana voalohany amin'ny tetikasa, tamin'ny voalohany dia nampiasa taratra kely 4 x 48-inch izahay ary fitsapana miondrika teboka efatra mba hanombanana ny maha-mety ny fizotran'ny fanamboarana," hoy i Klein. "Avy eo, nifindra tamin'ny takelaka 12 x 48 santimetatra izahay tamin'ny dingana faharoa amin'ny tetikasa, nampihatra enta-mavesatra mba hamoronana adin-tsaina biaxial mba hahatonga ny tsy fahombiazana, ary avy eo nanombana ny fahombiazan'ny fanamboarana. Tamin'ny dingana faharoa dia nahavita ny modely AMCB izay natsanganay Fikojakojana.
Nilaza i Bergen fa ny tontonana fitsapana ampiasaina hanaporofoana ny fanamboarana dia novokarina tamin'ny alàlan'ny laminasa sy fitaovana fototra mitovy amin'ny AMCB novokarin'ny Seemann Composites, "saingy nampihena ny hatevin'ny tontonana avy amin'ny 0.375 santimetatra ka hatramin'ny 0.175 santimetatra, mifototra amin'ny theorem axis parallèle. . Izany no nitranga. Ny fomba, miaraka amin'ireo singa fanampiny amin'ny teoria beam sy ny teoria laminate klasika [CLT], dia nampiasaina hampifandraisana ny fotoanan'ny inertia sy ny fahamendrehana mahomby amin'ny AMCB feno amin'ny vokatra demo habe kely kokoa izay mora kokoa sy mora kokoa. lafo vidy. Avy eo, izahay Ny modely famakafakana singa voafetra [FEA] novolavolain'ny XCraft Inc. (Boston, Massachusetts, Etazonia) dia nampiasaina hanatsarana ny famolavolana ny fanamboarana rafitra. Ny lamba fibre karbaona ampiasaina amin'ny takelaka fitsapana sy ny modely AMCB dia novidina tamin'ny Vectorply, ary ny fototra balsa dia nataon'ny Core Composites (Bristol, RI, US) nomena.
Dingana 1. Ity tontonana fitsapana ity dia mampiseho savaivony lavaka 3 inch mba hanahafana ny fahasimbana voamarika eo afovoany sy hanamboarana ny manodidina. Loharano sary ho an'ny dingana rehetra: Custom Technologies LLC.
Dingana 2. Mampiasà grinder manual mandeha amin'ny bateria mba hanesorana ny fitaovana simba ary hamehy ny patch fanamboarana amin'ny taper 12: 1.
"Tianay ny haka sary an-tsaina ny fahasimbana ambony kokoa amin'ny tabilao fitsapana noho izay mety ho hita eo amin'ny tetezana eo amin'ny saha," hoy i Bergen nanazava. “Noho izany, ny fomba fanaonay dia ny fampiasana tsofa lavaka hanaovana lavaka 3 santimetatra. Avy eo, esorinay ny plug ny fitaovana simba ary mampiasa milina pneumatic tànana mba hikarakarana saron-tava 12: 1.
Nohazavain'ny Crane fa ho an'ny fanamboarana fibre karbônina/epoxy, rehefa nesorina ny fitaovana “simba” ary nasiana saron-tava mifanaraka amin'izany, ny prepreg dia hotapahana amin'ny sakany sy ny halavany mba hifanaraka amin'ny taper amin'ny faritra simba. "Ho an'ny tontolon'ny fitsapana anay dia mitaky prepreg efatra sosona izany mba hitazonana ny fitaovana fanamboarana mifanaraka amin'ny tampon'ny takelaka karbonina tsy simba tany am-boalohany. Aorian'izany, ny prepreg karbônina / epoxy manarona telo dia mifantoka amin'io Amin'ny ampahany namboarina. Ny sosona tsirairay misesy dia manitatra 1 santimetatra amin'ny lafiny rehetra amin'ny sosona ambany, izay manome fifindran'ny enta-mavesatra tsikelikely avy amin'ny akora "tsara" manodidina mankany amin'ny faritra namboarina." Ny fitambaran'ny fotoana hanaovana izany fanamboarana izany-anisan'izany ny fanomanana ny faritra fanamboarana, ny fanapahana sy ny fametrahana ny fitaovana famerenana amin'ny laoniny sy ny fampiharana ny fomba fanasitranana - tokony ho 2,5 ora.
Ho an'ny prepreg fibre karbônina / epoxy, ny faritra fanamboarana dia feno banga ary sitrana amin'ny 210 ° F / 99 ° C mandritra ny adiny iray amin'ny fampiasana batterie thermale.
Na dia tsotra sy haingana aza ny fanamboarana karbaona/epoxy, dia niaiky ny ekipa fa ilaina ny vahaolana mety kokoa hamerenana amin'ny laoniny ny asa. Izany dia nitarika ho amin'ny fikarohana ny taratra ultraviolet (UV) prepregs manasitrana. "Ny fahalianana amin'ny resin'ny vinyl ester Sunrez dia mifototra amin'ny traikefa an-dranomasina teo aloha niaraka tamin'ny mpanorina ny orinasa Mark Livesay," hoy i Bergen nanazava. “Tambavy fitaratra quasi-isotropic no nomenay voalohany an'i Sunrez, tamin'ny fampiasana ny prepreg vinyl ester-ny, ary nanombantombana ny curve curing amin'ny toe-javatra samihafa. Ho fanampin'izany, satria fantatsika fa ny resin ester vinyl dia tsy toy ny resin'ny epoxy izay manome fampisehoana adhesion faharoa mety, noho izany dia ilaina ny ezaka fanampiny hanombanana ireo mpiasan'ny adhesive maro samihafa ary hamaritana hoe iza no mety amin'ny fampiharana.
Ny olana iray hafa dia ny fibre fitaratra dia tsy afaka manome ny toetra mekanika mitovy amin'ny fibre karbônina. "Raha ampitahaina amin'ny karbaona / epoxy patch, io olana io dia voavaha amin'ny fampiasana sosona fitaratra / vinyl ester fanampiny," hoy i Crane. "Ny antony ilana sosona fanampiny iray ihany dia satria ny fitaovana fitaratra dia lamba mavesatra kokoa." Izany dia mamokatra patch mety azo ampiharina sy mitambatra ao anatin'ny enina minitra na dia amin'ny tena mangatsiaka/mangatsiaka mari-pana ao an-tsaha. Manasitrana tsy manome hafanana. Nomarihin’ny Crane fa afaka ho vita ao anatin’ny adiny iray ity asa fanamboarana ity.
Samy naseho sy nosedraina ireo rafitra patch roa ireo. Isaky ny fanamboarana dia asiana marika ny faritra ho simba (dingana 1), noforonina tamin'ny tsofa lavaka, ary avy eo dia nesorina tamin'ny alalan'ny grinder manual mandeha amin'ny bateria (dingana 2). Avy eo dia tapaho ny faritra namboarina ho taper 12: 1. Diovy amin'ny pad alkaola ny endrik'ilay saron-tava (dingana 3). Manaraka, tapaho ny paty fanamboarana amin'ny habe iray, apetraho eo amin'ny faritra voadio (dingana 4) ary atambatra amin'ny roller mba hanesorana ny bubbles. Ho an'ny prepreg vinyl ester vita amin'ny vera / UV-manasitrana, dia apetraho eo amin'ny faritra amboarina ny sosona famotsorana ary sitrana amin'ny jiro UV tsy misy tady mandritra ny enina minitra (dingana 5). Ho an'ny prepreg fibre karbônina/epoxy, ampiasao ny bonder mafana efa nomanina mialoha, misy bokotra iray, mandeha amin'ny batterie mba hamenoana ny fonosana ary manasitrana ny faritra amboarina amin'ny 210 ° F / 99 ° C mandritra ny adiny iray.
Dingana 5. Aorian'ny fametrahana ny sosona peeling eo amin'ny faritra namboarina dia ampiasao jiro UV tsy misy tady mba hanasitranana ny patch mandritra ny 6 minitra.
"Dia nanao fitsapana izahay mba hanombanana ny adhesiveness ny patch sy ny fahafahany mamerina ny enta-mavesatra ny rafitra," hoy i Bergen. "Amin'ny dingana voalohany, mila manaporofo ny fanamorana ny fampiharana sy ny fahafahana mamerina ny 75% farafahakeliny amin'ny hery. Izany dia atao amin'ny alalan'ny teboka efatra miondrika amin'ny 4 x 48 inch carbon fiber / epoxy resin sy balsa core beam taorian'ny fanamboarana ny fahasimbana natao. Eny. Ny dingana faharoa amin'ny tetikasa dia nampiasa tontonana 12 x 48 santimetatra, ary tsy maintsy mampiseho tanjaka mihoatra ny 90% eo ambanin'ny enta-mavesatra sarotra. Nahafeno ireo fepetra rehetra ireo izahay, ary avy eo naka sary ny fomba fanamboarana tamin'ny modely AMCB. Ahoana ny fampiasana ny teknolojia sy ny fitaovana ao anatiny mba hanomezana references hita maso. "
Ny lafiny manan-danja amin'ny tetikasa dia ny fanaporofoana fa afaka mamita mora foana ny fanamboarana ny vaovao. Noho izany antony izany dia nanana hevitra i Bergen: “Nampanantena aho fa hanao fampisehoana amin'ireo fifandraisana ara-teknika roa ao amin'ny tafika: Dr. Bernard Sia sy Ashley Genna. Tamin'ny famerenana farany ny dingana voalohany amin'ny tetikasa dia nangataka ny tsy fanamboarana aho. Ashley za-draharaha no nanao ny fanamboarana. Tamin'ny fampiasana ny kitapo sy ny boky torolalana nomenay, dia nampihariny ny patch ary nahavita ny fanamboarana tsy nisy olana. "
Sary 2 Ny milina fatorana mafana vita amin'ny batterie efa nomanina mialoha, mandeha amin'ny bateria dia afaka manasitrana ny paty fanamboarana fibre karbônina/epoxy amin'ny fanindriana bokotra iray, tsy mila fahalalana fanamboarana na fandaharam-potoana fanasitranana. Loharano sary: Custom Technologies, LLC
Fampandrosoana manan-danja iray hafa dia ny rafitra fanasitranana mandeha amin'ny bateria (sary 2). "Amin'ny alàlan'ny fikojakojana an-tsokosoko dia manana herin'ny bateria ianao," hoy i Bergen nanamarika. "Ny fitaovana fanodinana rehetra ao amin'ny kitapo fanamboarana novolavolainay dia tsy misy tariby." Tafiditra ao anatin'izany ny fatorana mafana mandeha amin'ny bateria novolavolain'ny Custom Technologies sy ny mpamatsy milina fatorana mafana WichiTech Industries Inc. (Randallstown, Maryland, Etazonia). "Ity fatorana mafana mandeha amin'ny batterie ity dia efa nomanina mialoha mba hamitana ny fanasitranana, ka tsy mila manao fandaharana ny tsingerin'ny fanasitranana," hoy i Crane. "Mila manindry bokotra fotsiny izy ireo mba hamitana ny ramp sy hilona." Ny bateria ampiasaina amin'izao fotoana izao dia mety haharitra herintaona alohan'ny hamerenana azy.
Miaraka amin'ny fahavitan'ny dingana faharoa amin'ny tetikasa, ny Custom Technologies dia manomana tolo-kevitra momba ny fanatsarana sy fanangonana taratasy mahaliana sy fanohanana. "Ny tanjonay dia ny hamatotra ity teknolojia ity amin'ny TRL 8 ary hitondra azy eny an-kianja," hoy i Bergen. "Hitanay ihany koa ny mety hisian'ny fampiharana tsy ara-miaramila."
Manazava ny zavakanto taloha ao ambadiky ny fanamafisana ny fibre voalohany amin'ny indostria, ary manana fahatakarana lalina momba ny siansa fibre vaovao sy ny fampandrosoana ho avy.
Ho avy tsy ho ela ary sambany manidina, ny 787 dia miantehitra amin'ny fanavaozana amin'ny fitaovana sy ny fizotrany mitambatra mba hahatratrarana ny tanjony.
Fotoana fandefasana: Sep-02-2021