Nešiojamąjį rinkinį galima pataisyti naudojant UV spindulių stiklo pluošto/vinilo esterio arba anglies pluošto/epoksidinį priešpriešą, saugomą kambario temperatūroje ir akumuliatorių varomą kietinamąją įrangą. #inSidemanufacturing #inFrastructure
Ultravioletinių spindulių išankstinio pleistro pataisų taisymas Nors anglies pluošto/epoksidinė prePreg remontas, kurį sukūrė „Custom Technologies LLC“, skirtas lauko kompoziciniam tiltui . Vaizdo šaltinis: „Custom Technologies LLC“
Moduliniai dislokuojami tiltai yra kritinis karinių taktinių operacijų ir logistikos turtas, taip pat transporto infrastruktūros atkūrimas stichinių nelaimių metu. Siekiant sumažinti tokių tiltų svorį, tiriamos sudėtinės konstrukcijos, taip sumažinant transportavimo transporto priemonių naštą ir paleidimo atgimimo mechanizmus. Palyginti su metaliniais tiltais, kompozicinės medžiagos taip pat gali padidinti apkrovą turinčią pajėgumą ir pratęsti aptarnavimo tarnavimo laiką.
Pavyzdys yra pažengęs modulinio kompozicinio tilto (AMCB). „Seemann Composites LLC“ (Gulfport, Misisipė, JAV) ir „Materials Sciences LLC“ (Horsham, PA, JAV) naudoja anglies pluošto sustiprintus epoksidinius laminatus (1 paveikslas). ) Dizainas ir statyba). Tačiau galimybė taisyti tokias struktūras lauke buvo problema, trukdanti priimti kompozicines medžiagas.
1 paveikslas „Composite Bridge“, „Key Infield Asset Advanced Modular Composite Bridge“ (AMCB) buvo suprojektuotas ir sukonstruotas „SeemanAnn Composites LLC“ ir „Materials Sciences LLC“, naudojant anglies pluošto sustiprintų epoksidinių derva kompozitų. Vaizdo šaltinis: „Seeman Composites LLC“ (kairėje) ir JAV armija (dešinėje).
2016 m. „Custom Technologies LLC“ (Millersville, MD, JAV) gavo JAV armijos finansuojamų smulkaus verslo inovacijų tyrimų (SBIR) 1 fazės dotaciją, kad būtų sukurtas remonto metodas, kurį kareiviai gali sėkmingai atlikti vietoje. Remiantis šiuo požiūriu, 2018 m. Buvo apdovanotas antrasis SBIR dotacijos etapas, skirtas parodyti naują medžiagą ir akumuliatorių varomą įrangą, net jei pleistrą atlieka naujokas be išankstinio mokymo, 90% ar daugiau struktūros gali būti atkurta neapdorota RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAW RAF stiprybė. Technologijos įgyvendinamumas nustatomas atliekant analizę, medžiagų pasirinkimą, pavyzdžių gamybos ir mechaninių bandymų užduotis, taip pat nedidelio masto ir viso masto remontą.
Pagrindinis dviejų SBIR etapų tyrėjas yra Michaelas Bergenas, „Custom Technologies LLC“ įkūrėjas ir prezidentas. Bergenas pasitraukė iš Karinio jūrų laivyno karo centro (NSWC) Carderock ir 27 metus tarnavo Struktūrų ir medžiagų skyriuje, kur jis valdė kompozicinių technologijų plėtrą ir taikymą JAV karinio jūrų laivyno laivyne. Dr Roger Crane prisijungė prie „Custom Technologies“ 2015 m., Kai pasitraukė iš JAV karinio jūrų laivyno 2011 m. Ir tarnavo 32 metus. Jo kompozicinės medžiagos kompetencija apima techninius leidinius ir patentus, apimančias tokias temas kaip naujos kompozicinės medžiagos, prototipų gamyba, ryšio metodai, daugiafunkcinės kompozicinės medžiagos, struktūrinė sveikatos stebėjimas ir sudėtinė medžiagų atkūrimas.
Du ekspertai sukūrė unikalų procesą, kuriame naudojamos kompozicinės medžiagos, skirtos taisyti „Ticonderoga CG-47“ klasės „Ticonderoga CG-47“ klasės antstato įtrūkimus 5456. Pakeisti platformos lentą nuo 2 iki 4 milijonų dolerių “, - teigė Bergenas. Taigi mes įrodėme, kad žinome, kaip atlikti remontą ne laboratorijoje ir realioje aptarnavimo aplinkoje. Tačiau iššūkis yra tas, kad dabartiniai karinio turto metodai nėra labai sėkmingi. Ši parinktis yra surišta dvipusė remontas [iš esmės pažeistose vietose klijuoja lentą į viršų] arba pašalinkite turtą iš Sandėlių lygio (D lygio) remonto. Kadangi reikalingas D lygio remontas, daugelis turto atidedami. “
Toliau jis pasakė, kad reikalingas būdas, kurį gali atlikti kareiviai, neturintys patirties kompozicinėse medžiagose, naudojant tik rinkinius ir priežiūros vadovus. Mūsų tikslas yra padaryti procesą paprastą: perskaitykite vadovą, įvertinkite žalą ir atlikite remontą. Mes nenorime maišyti skystųjų dervų, nes tam reikia tikslaus matavimo, kad būtų užtikrintas visiškas išgydymas. Baigę remontą, mums taip pat reikia sistemos, kurioje nėra pavojingų atliekų. Ir jis turi būti supakuotas kaip rinkinys, kurį gali diegti esamas tinklas. “
Vienas sprendimas, kurį sėkmingai pademonstruotos pasirinktinės technologijos yra nešiojamas rinkinys, kuriame naudojami grūdinami epoksidiniai klijai, kad pritaikytų klijų kompozicinį pleistrą pagal pažeidimo dydį (iki 12 kvadratinių colių). Demonstracija buvo baigta kompozicine medžiaga, vaizduojančia 3 colių storio AMCB denį. Kompozicinė medžiaga turi 3 colių storio „Balsa“ medienos šerdį (15 svarų už kubinio pėdos tankį) ir du vektoriaus sluoksnius (Phoenix, Arizonoje, JAV) C -LT 1100 anglies pluoštas 0 °/90 ° biadsinis susiuvamas audinys, vienas sluoksnis. C-TLX 1900 anglies pluoštas 0 °/+45 °/-45 ° Trys velenai ir du sluoksniai C-LT 1100, iš viso penki sluoksniai. „Mes nusprendėme, kad rinkinyje bus naudojami surenkamieji pleistrai kvazi-izotropinėje laminate, panašiai kaip daugia ašis, kad audinio kryptis nebus problema“,-teigė Crane.
Kitas klausimas yra dervos matrica, naudojama remontui remontuoti. Siekiant išvengti skystos dervos maišymo, pleistre bus naudojamas „PrePreg“. „Tačiau šie iššūkiai yra saugojimas“, - aiškino Bergenas. Siekdama sukurti išskirtinį pleistro sprendimą, „Custom Technologies“ bendradarbiauja su „Sunrez Corp.“ (El Cajon, Kalifornija, JAV), kad sukurtų stiklo pluošto/vinilo esterio „Prepreg“, kuris per šešias minutes gali naudoti ultravioletinę šviesą (UV) per šešias minutes. Ji taip pat bendradarbiavo su „Gougeon Brothers“ (Bay City, Mičiganas, JAV), kuris pasiūlė naudoti naują lankstų epoksidinį filmą.
Ankstyvieji tyrimai parodė, kad epoksidinė derva yra tinkamiausia derva, skirta anglies pluošto prePregs-UV, kuria veikia vinilo esteris ir permatomas stiklo pluoštas, veikia gerai, tačiau neišgydykite po šviesos blokuojančiu anglies pluoštu. Remiantis nauja „Gougeon Brothers“ plėvele, galutinė epoksidinė prepreg yra išgydoma 1 valandą 210 ° F/99 ° C temperatūroje ir turi ilgą galiojimo laiką kambario temperatūroje-nereikia saugoti žemos temperatūros. Bergenas teigė, kad jei reikalinga aukštesnė stiklo perėjimo temperatūra (Tg), derva taip pat bus išgydoma aukštesnėje temperatūroje, pavyzdžiui, 350 ° F/177 ° C. Abu „Prepregs“ pateikiami nešiojamame remonto rinkinyje, nes plastikiniame plėvelės voke užklijuotų išankstinių pleistrų krūva.
Kadangi remonto rinkinys gali būti saugomas ilgą laiką, norint atlikti tinkamumo trukmės tyrimą, reikalingas pasirinktines technologijas. „Mes įsigijome keturis kieto plastikinio gaubtus - tipišką karinį tipą, naudojamą transportavimo įrangoje, ir į kiekvieną aptvarą įdėjome epoksidinių klijų ir vinilo esterio pavyzdžių“, - teigė Bergenas. Tada dėžutės buvo dedamos į keturias skirtingas vietas bandymams: „Gougeon Brothers“ gamyklos stogas Mičigane, Merilando oro uosto stogas, lauko objektas Yucca slėnyje (Kalifornijos dykuma) ir lauko korozijos bandymo laboratorijoje pietinėje Floridoje. Visi atvejai turi duomenų kaupiklius, Bergenas pabrėžia: „Mes imame duomenų ir medžiagų pavyzdžių, kad būtų galima įvertinti kas tris mėnesius. Maksimali temperatūra, užfiksuota dėžutėse Floridoje ir Kalifornijoje, yra 140 ° F, o tai tinka daugumai restauravimo dervų. Tai tikras iššūkis “. Be to, broliai Gougeon viduje iš vidaus išbandė naujai sukurtą gryną epoksidinę dervą. „Mėginiai, kurie kelis mėnesius buvo dedami į orkaitę 120 ° F temperatūroje, pradeda polimerizuoti“, - teigė Bergenas. „Tačiau atitinkamiems mėginiams, laikomiems 110 ° F temperatūroje, dervos chemija pagerėjo tik nedideliu kiekiu“.
Remontas buvo patikrintas bandymo plokštėje ir tokio masto AMCB modelio, kuriame buvo naudojama ta pati laminato ir pagrindinės medžiagos, kaip ir originalus tiltas, kurį sukūrė „SeemanNANN“ kompozitai. Vaizdo šaltinis: „Custom Technologies LLC“
Norint parodyti remonto techniką, turi būti pagaminta, pažeista ir taisoma atstovas laminatas. „Pirmajame projekto etape iš pradžių mes panaudojome nedidelio masto 4 x 48 colių pluoštus ir keturių taškų lenkimo testus, kad įvertintume mūsų remonto proceso įgyvendinamumą“,-teigė Kleinas. „Tada mes perėjome prie 12 x 48 colių plokštės antrame projekto etape, pritaikėme apkrovą, kad sukurtų biaksialinio įtempio būseną, kad sukeltų gedimą, ir tada įvertinome remonto efektyvumą. Antrame etape mes taip pat baigėme AMCB modelį, kurį sukūrėme priežiūra. “
Bergenas teigė, kad bandymų skydelis, naudojamas įrodyti remonto efektyvumą . Taip yra. Metodas kartu su papildomais pluošto teorijos ir klasikinės laminato teorijos [CLT] elementais buvo naudojamas norint susieti inercijos momentą ir veiksmingą viso masto AMCB sustingimą su mažesnio dydžio demonstraciniu produktu, kurį lengviau valdyti ir daugiau ekonomiškai efektyvus. Tada mes, siekiant pagerinti struktūrinio remonto projektą, buvo naudojamas baigtinių elementų analizės [FEA] modelis, kurį sukūrė „XCraft Inc.“ (Bostonas, Masačusetsas, JAV). Anglies pluošto audinys, naudojamas bandymo plokštėse, ir AMCB modelis buvo įsigytas iš „Vectorply“, o „Balsa“ šerdį pagamino pagrindiniai kompozitai (Bristolis, RI, JAV).
1 žingsnis. Šiame bandymo skydelyje rodomas 3 colių skylės skersmuo, kad būtų imituojamas pažeidimas, pažymėtas centre, ir taisyti apskritimą. Visų veiksmų nuotraukų šaltinis: „Custom Technologies LLC“.
2 žingsnis. Norėdami pašalinti pažeistą medžiagą, naudokite akumuliatorių varomą rankinį malūnėlį ir uždėkite taisymo pleistrą 12: 1 kūgiu.
„Mes norime imituoti didesnį bandymo lentos žalos laipsnį, nei galima pastebėti tilto denyje lauke“, - aiškino Bergenas. Taigi mūsų metodas yra naudoti skylės pjūklą, kad padarytumėte 3 colių skersmens skylę. Tada mes ištraukiame pažeistos medžiagos kištuką ir naudojame rankinį pneumatinį malūnėlį, kad apdorotume 12: 1 šaliką “.
Kranas paaiškino, kad atliekant anglies pluošto/epoksidinę remontą, pašalinus „pažeistą“ skydelio medžiagą ir pritaikius tinkamą šaliką, prepreg bus supjaustytas iki pločio ir ilgio, kad atitiktų pažeistos srities smailėjimą. „Mūsų bandymo skydelyje tam reikia keturių„ Prepreg “sluoksnių, kad remonto medžiaga atitiktų originalios nepažeistos anglies skydelio viršų. Po to trys dengiantys anglies/epoksidinės prepreg sluoksniai yra sutelkti į tai, kad pataisyta dalis. Kiekvienas vienas po kito einantis sluoksnis tęsiasi 1 coliu iš visų apatinio sluoksnio pusių, o tai palaipsniui perduoda apkrovą iš „geros“ aplinkinės medžiagos į suremontuotą plotą “. Bendras laikas atlikti šį remontą įtraukiantį remonto srities paruošimą, pjaustymą ir restauravimo medžiagą padėdami ir pritaikant kietėjimo procedūrą-2,5 valandos.
Anglies pluoštui/epoksidinei prepregui remonto plotas yra supakuotas ir sukietusi 210 ° F/99 ° C temperatūroje, naudojant akumuliatorių varomą šiluminį aplinką.
Nors anglies/epoksidinė remontas yra paprastas ir greitas, komanda pripažino, kad reikia patogesnio sprendimo atkurti našumą. Tai paskatino tyrinėti ultravioletinius (UV) kietinančius prepregus. „Susidomėjimas„ Sunrez Vinyl Ester Dervos “grindžiamas ankstesne karinio jūrų laivyno patirtimi su bendrovės įkūrėju Marku Lifeay“, - aiškino Bergenas. „Pirmiausia„ Sunrez “pateikėme kvazi-izotropinį stiklo audinį, naudodamiesi jų vinilo esteriu„ Prepreg “, ir įvertinome kietėjimo kreivę skirtingomis sąlygomis. Be to, kadangi mes žinome, kad vinilo esterio derva nėra panaši į epoksidinę dervą, užtikrinančią tinkamą antrinio adhezijos efektyvumą, todėl reikia papildomų pastangų įvertinti įvairius lipnių sluoksnių jungčių agentus ir nustatyti, kuris iš jų yra tinkamas pritaikymui. “
Kita problema yra ta, kad stiklo pluoštai negali suteikti tų pačių mechaninių savybių kaip anglies pluoštai. „Palyginti su anglies/epoksidiniu pleistru, ši problema išspręsta naudojant papildomą stiklo/vinilo esterio sluoksnį“, - teigė Crane. „Priežastis, kodėl reikia tik vieno papildomo sluoksnio, yra ta, kad stiklinė medžiaga yra sunkesnis audinys“. Tai sukuria tinkamą pleistrą, kurį galima pritaikyti ir sujungti per šešias minutes net esant labai šaltai/užšalusiam lauko temperatūrai. Kietėjimas nepateikiant šilumos. Crane atkreipė dėmesį, kad šį remonto darbus galima atlikti per valandą.
Abi pleistrų sistemos buvo pademonstruotos ir išbandytos. Kiekvienam remontui pažeista sritis yra pažymėta (1 žingsnis), sukurtas su skylės pjūklu, o po to pašalinamas naudojant akumuliatorių varomą rankinį šlifuoklį (2 žingsnis). Tada supjaustykite suremontuotą plotą į 12: 1 kūgį. Nuvalykite šaliko paviršių alkoholio trinkele (3 žingsnis). Tada supjaustykite remonto pataisą iki tam tikro dydžio, padėkite jį ant išvalyto paviršiaus (4 žingsnis) ir konsoliduokite ritinėlį, kad pašalintumėte oro burbuliukus. Stiklo pluošto/UV spindulių vinilo esterio „Prepreg“, tada padėkite atpalaidavimo sluoksnį ant suremontuotos srities ir išgydykite pleistrą belaidžiu UV lempute šešias minutes (5 žingsnis). Norėdami gauti anglies pluoštą/epoksidinį prepregą, naudokite iš anksto užprogramuotą, vieno mygtuko, akumuliatorių varomą šiluminį voką, kad per valandą būtų suremontuotas plotas 210 ° F/99 ° C temperatūroje.
5 žingsnis. Padėdami lupimo sluoksnį ant suremontuotos srities, 6 minutes išgydykite pleistrą.
„Tada mes atlikome testus, kad įvertintume pleistro lipnumą ir jo gebėjimą atkurti konstrukcijos apkrovą“,-teigė Bergenas. „Pirmajame etape turime įrodyti pritaikymo lengvumą ir galimybę susigrąžinti bent 75% jėgų. Tai atliekama keturių taškų lenkimas ant 4 x 48 colių anglies pluošto/epoksidinės dervos ir „Balsa“ šerdies spindulio, suremontuojant imituotą pažeidimą. Taip. Antrajame projekto etape buvo naudojamas 12 x 48 colių skydelis ir jis turi parodyti daugiau nei 90% stiprumo reikalavimus esant sudėtingoms deformacijų apkrovoms. Mes patenkinome visus šiuos reikalavimus, o tada fotografavome AMCB modelio taisymo metodus. Kaip naudoti „Infield“ technologiją ir įrangą, norint pateikti vaizdinę nuorodą. “
Pagrindinis projekto aspektas yra įrodyti, kad naujokai gali lengvai užbaigti remontą. Dėl šios priežasties Bergenas turėjo idėją: „Aš pažadėjau pademonstruoti mūsų du techninius kontaktus armijoje: dr. Bernard Sia ir Ashley Genna. Galutinėje pirmojo projekto etapo apžvalgoje aš paprašiau remonto. Patyręs Ashley atliko remontą. Naudodama mūsų pateiktą rinkinį ir vadovą, ji pritaikė pleistrą ir baigė remontą be jokių problemų. “
2 paveikslas, kurį iš anksto užprogramuotas akumuliatorių varomas kietas šiluminis surišimo mašina gali išgydyti anglies pluošto/epoksidinės remonto pleistrą mygtuko paspaudimu, nereikia remonto žinių ar kietėjimo ciklo programavimo. Vaizdo šaltinis: „Custom Technologies“, LLC
Kitas svarbus vystymasis yra akumuliatorių varoma kietėjimo sistema (2 paveikslas). „Per priežiūrą prie lauko, jūs turite tik akumuliatoriaus galią“, - pažymėjo Bergenas. „Visa mūsų sukurto remonto rinkinio proceso įranga yra belaidė.“ Tai apima akumuliatorių maitinamą šiluminį ryšį, kurį kartu sukūrė pasirinktinės technologijos ir šiluminių jungčių mašinų tiekėjas „Wichitech Industries Inc.“ (Randallstown, Merilandas, JAV). „Šis akumuliatorių maitinamas šiluminis vokėjas yra iš anksto užprogramuotas, kad būtų baigtas kietinimas, todėl pradedantiesiems nereikia užprogramuoti kietėjimo ciklo“,-teigė Crane. „Jiems tereikia paspausti mygtuką, kad užbaigtų tinkamą rampą ir mirkytų“. Šiuo metu naudojamos baterijos gali trukti metus, kol jas reikia įkrauti.
Užbaigus antrąjį projekto etapą, „Custom Technologies“ rengia tolesnių tobulinimo pasiūlymus ir renka dominančius laiškus ir palaikymą. „Mūsų tikslas yra subręsti šią technologiją į„ TRL 8 “ir nunešti ją į lauką“, - teigė Bergenas. „Mes taip pat matome ne karinių programų galimybes“.
Paaiškina senąjį pirmojo pramonės pluošto stiprinimo meną ir turi išsamų supratimą apie naują pluošto mokslą ir ateityje.
Netrukus ir pirmą kartą skraidys, „787“ remiasi naujovėmis kompozicinėje medžiagoje ir procesuose, kad pasiektų savo tikslus
Pašto laikas: 2012-02-02