Prijenosni komplet može se popraviti sa UV-kurbilnim fiberglasom / vinilnim esterom ili ugljičnim vlaknima / epoksidnim prepregom pohranjenim na sobnoj temperaturi i opremi za očvršćivanje baterije. #insiDeManucturiranje #infrastruktura
UV-izlecibilni popravak zakrplje iako je popravak ugljičnog vlakana / epoksidne prepreg razvijene od strane prilagođenih tehnologija LLC za kompozitni most Infil-a, pokazao se jednostavnim i brzom, upotreba staklenih vlakana UV-ur-ur-urljiva vinil ester Resin Prepreg razvila je prikladniji sistem . Izvor slike: Custom Technologies LLC
Modularni raspoloživi mostovi su kritična sredstva za vojne taktičke operacije i logistike, kao i obnovu transportne infrastrukture tokom prirodnih katastrofa. Kompozitne strukture se proučavaju kako bi se smanjila težina takvih mostova, čime se smanji teret na transportnim vozilima i mehanizmima za oporavak. U usporedbi s metalnim mostovima, kompozitni materijali također imaju potencijal za povećanje nosivosti nosivosti i produžiti vijek trajanja.
Napredni modularni kompozitni most (AMCB) je primjer. SEENANN COMPOTITES LLC (Gulfport, Mississippi, SAD) i nauke o materijalima LLC (Horsham, PA, SAD) Koristite epoksidne laminate ojačane ugljičnom vlaknom (slika 1). ) Dizajn i izgradnja). Međutim, mogućnost popravljanja takvih struktura na terenu bilo je pitanje koje ometa usvajanje kompozitnih materijala.
Slika 1 Kompozitni most, Key Inquield Asset Modularni kompozitni most (AMCB) dizajniran je i izgrađen od strane SEENANN kompoziti LLC i materijali LLC koristeći epoksidne smole ojačane ugljičnim vlaknima. Izvor slike: Sadržaj kompoziti LLC (levo) i američka vojska (desno).
U 2016. godini Custom Technologies LLC (Millersville, MD, SAD) primili su američku reviju za inovaciju inovacije inovacije američke vojske (SBIR) fazu 1 grant za razvoj metode popravke koji vojnici mogu uspješno obavljati na licu mjesta. Na osnovu ovog pristupa, druga faza Grant-a s SBIR-om dodijeljena je 2018. godine za prikaz novih materijala i opreme za uključivanje baterije, čak i ako se zakrpa izvodi novajlijama bez prethodnog treninga, 90% ili više strukture može se vratiti sirovim Snaga. Izvodljivost tehnologije utvrđuje se izvođenjem niza analize, odabira materijala, proizvodnje uzorka i mehaničkih testiranja, kao i male i potpune popravke.
Glavni istraživač u dvije SBIR faze je Michael Bergen, osnivač i predsjednik Custom Technologies LLC. Bergen je povukao u Carderock iz centra mornaričkog površinskog ratnog zračenja (NSWC) i služio u odjelu struktura i materijala 27 godina, gdje je upravljao razvojem i primjenom kompozitnih tehnologija u floti američke mornarice. Dr. Roger Crane pridružio se prilagođenim tehnologijama u 2015. nakon povlačenja iz američke mornarice u 2011. godini i poslužila je 32 godine. Njegov kompozitni materijali stručnost uključuje tehničke publikacije i patente, pokrivajući temu kao što su novi kompozitni materijali, prototip proizvodnje, metode povezivanja, višenamjenski kompozitni materijali, i kompozitna restauracija zdravlja.
Dvojica stručnjaka razvila su jedinstveni proces koji koristi kompozitne materijale za popravljanje pukotina u nadgradnji aluminijuma Ticondeoga CG-47 razreda vođenog raketa Cruiser 5456. "Proces je razvijen za smanjenje rasta pukotina i služiti kao ekonomska alternativa Za zamjenu odbora platforme od 2 do 4 miliona dolara ", rekao je Bergen. "Dakle, dokazali smo da znamo kako obavljati popravke izvan laboratorija i u stvarnom servisnom okruženju. Ali izazov je da trenutne metode vojne imovine nisu baš uspješne. Opcija je vezana dupleks popravak [u osnovi u oštećenim područjima Zalijepite ploču na vrh] ili uklonite sredstva iz servisa za popravke nivoa magacina (D-nivoa). Budući da su potrebni popravci D-nivoa, mnoga imovina se stavlja na stranu. "
Nastavio je da kaže da je ono što je potrebno metoda koju mogu obavljati vojnici bez iskustva u kompozitnim materijalima, koristeći samo setove i priručnike za održavanje. Naš cilj je da proces učinimo jednostavnim: pročitajte priručnik, procijenite štetu i izvodite popravke. Ne želimo miješati tekuće smole, jer to zahtijeva precizno mjerenje kako bi se osiguralo potpuno liječenje. Potreban nam je i sistem bez opasnog otpada nakon završetka popravljanja. I mora biti upakovana kao komplet koji se može rasporediti po postojećoj mreži. "
Jedno rješenje koje su prilagođene tehnologije uspješno demonstriraju je prenosiv komplet koji koristi učvršćeni epoksidni ljepilo za prilagođavanje ljepljive kompozitne flastere prema veličini oštećenja (do 12 kvadratnih inča). Demonstracija je završena na kompozitnom materijalu koji predstavlja 3-inčnu debelu amcb palubu. Kompozitni materijal ima 3-inčnu balsku jezgru balse (15 kilograma po kubnom gustoću stopala) i dva sloja vektora (Phoenix, Arizona, SAD) C -LT 1100 ugljični vlakno 0 ° / 90 ° Biaksijalna šivana tkanina, jedan sloj C-TLX 1900 karbonska vlakna 0 ° / + 45 ° / -45 ° Tri osovine i dva sloja C-LT 1100, ukupno pet slojeva. "Odlučili smo da će komplet koristiti montažne zakrpe u kvazi-izotropnom laminatu sličnom višestrukom ose, tako da pravac tkanine neće biti problem", rekao je Crane.
Sljedeći izdanje je matrica smole koja se koristi za popravak laminata. Da bi se izbjeglo miješanje tečne smole, zakrpa će koristiti Prepreg. "Međutim, ovi izazovi su skladištenje", objasnio je Bergen. Razviti skladištu zakrpa, prilagođene tehnologije udružilo se sa SunRez Corp. (El Cajon, California, SAD) za razvoj staklenog vlakana / vinil estera koji može koristiti ultraljubičasto svjetlo (UV) u šest minuta stvrdnjavanja svjetla. Takođe je surađivao sa braćom Gougeon (Bay City, Michigan, SAD), koji su predložili upotrebu novog fleksibilnog epoksidnog filma.
Rane studije su pokazale da je epoksidna smola najprikladnija smola za ugljični vlakno za vinil-UV-uv-uvirni vinilni ester i prozirni stakleni vlakno dobro funkcioniraju, ali ne liječite ih ispod ugljičnog vlakana. Na osnovu novog filma braće Gougeon, konačni epoksidni prepreg izliječen je 1 sat na 210 ° F / 99 ° C i ima dugi rok trajanja na sobnoj temperaturi - nema potrebe za pohranom na maloj temperaturi. Bergen je rekao da ako je potrebna viša temperatura tranzicije stakla (TG), smola će se učvrstiti na višoj temperaturi, poput 350 ° C / 177 ° C. Oba preprega nalaze se u prijenosnom kompletu za popravak kao snop prepreg zapečaćenih u koverti od plastične filmske koverti.
Budući da se komplet za popravak može pohraniti već duže vrijeme, potrebne su prilagođene tehnologije za provođenje rok trajanja studija. "Kupili smo četiri tvrda plastična kućišta - tipična vojna vrsta koja se koristi u transportnoj opremi - i stavite uzorke epoksidnog ljepila i vinilnog estera u svakom kućištu", rekao je Bergen. Kutije su zatim postavljene na četiri različite lokacije za testiranje: krov fabrike braće Gougeon u Michiganu, krov aerodroma u Marylandu, vanjskog objekta u dolini Yucca (Kalifornijska pustinja) na južnoj Floridi. Svi slučajevi imaju zapise podataka, Bergen ističe, "uzimamo podatke i materijalne uzorke za evaluaciju svaka tri mjeseca. Maksimalna temperatura snimljena u kutijama na Floridi i Kaliforniji iznosi 140 ° F, što je dobro za većinu restauratorskih smola. To je pravi izazov. " Pored toga, braća Gougeon interno su testirali novorazvijenu čistu epoksidnu smolu. "Uzorci koji su postavljeni u pećnici na 120 ° F već nekoliko mjeseci počinju polimerizirati", rekao je Bergen. "Međutim, za odgovarajuće uzorke koji se čuvaju na 110 ° F, hemija smole samo poboljšana malom količinom."
Popravak je potvrđen na testnom ploči i ovom modelu AMCB-a, koji je koristio isti laminat i jezgrani materijal kao originalni most sagrađeni od strane izgledaju. Izvor slike: Custom Technologies LLC
Da bi se pokazala tehnika popravka, reprezentativni laminat mora biti proizveden, oštećen i popravljen. "U prvoj fazi projekta u početku smo koristili male 4 x 48-inčne grede i testove savijanja sa četiri tačke za procjenu izvodljivosti našeg procesa popravke", rekao je Klein. "Zatim smo prešli na 12 x 48 inčni paneli u drugu fazu projekta, primijenili opterećenja za generiranje biaksijalnog stresnog stanja da bi izazvao kvar, a zatim ocijenili performanse popravke. U drugoj fazi dovršili smo i AMCB model koji smo izgradili održavanje. "
Bergen je rekao da je testna ploča koja se koristi za dokazivanje performansi popravke i osnovnih materijala kao AMCB proizvedenih od strane SEENANN kompozita, ", ali smanjili smo debljinu ploče na 0,375 inča na 0,175 inča, na osnovu teoreme paralelne osovine . To je slučaj. Za povezivanje trenutka inercije i intenzivne pune amcb-a, zajedno sa dodatnim elementima teorije grede i klasične talorske laminata [CLT], i efikasna krutost pune AMCB-a s manjim demo proizvodom koji je lakši za rukovanje i više isplativo. Zatim smo analizirani analizu elemenata [FEA] koji je razvio XCRAFT Inc. (Boston, Massachusetts, SAD) korišten je za poboljšanje dizajna strukturnih popravaka. " Tkanina od karbonskih vlakana koja se koristi za testne ploče i AMCB model kupljeni su iz vektora, a jezgro Balsa napravljene su osnovnim kompozitima (Bristol, RI, SAD).
1. korak. Ova testna ploča prikazuje 3-inčni promjer rupe za simuliranje oštećenja označenih u sredini i popraviti opseg. Izvor fotografija za sve korake: prilagođene tehnologije LLC.
Korak 2 Koristite ručno brusilo za uključivanje baterije za uklanjanje oštećenog materijala i priložite zakrpu za popravak sa 12: 1 konusom.
"Želimo da simuliramo viši stepen oštećenja na ispitnom odboru nego što se može vidjeti na palubi mosta na terenu", objasnio je Bergen. "Dakle, naša metoda je da koristimo rupu za rupu za izradu rupe promjera 3 inča. Zatim izvlačimo utikač oštećenog materijala i koristimo ručno pneumatsko brusilo za obradu šal od 12: 1. "
Dizalica je objasnila da se za popravak ugljičnog vlakana / epoksina, nakon uklanjanja materijala ploče "oštećeno" i primenjuje se odgovarajući šal, prepreg će se smanjiti na širinu i dužinu kako bi se uskladila sa konusom oštećenog područja. "Za našu testnu ploču, ovo zahtijeva četiri sloja Preprega da bi se materijal za popravku u skladu s vrhom originalnog neoštećenog karbonskog panela. Nakon toga, tri pokrića slojeve ugljika / epoksija su koncentrirana na to na popravljenom dijelu. Svaki uzastopni sloj proširuje 1 inč na svim stranama donjeg sloja, koji pruža postepeni prijenos opterećenja od "dobrog" okolnog materijala do popravljenog područja. " Ukupno je vrijeme za obavljanje ovog popravka - uključujući pripremu popravke, rezanje i stavljanje restauratorskog materijala i primjena postupka za sušenje - otprilike 2,5 sata.
Za ugljikovni vlakno / epoksidno prepreg, područje popravka je vakuumski pakiran i izliječen na 210 ° F / 99 ° C za jedan sat koristeći termički brander na bateriji.
Iako je popravak ugljenika / epoksija jednostavan i brz, tim je prepoznao potrebu za pogodnijim rješenjem za vraćanje performansi. To je dovelo do istraživanja ultraljubičastog (UV) izlečenja prepregova. "Interesovanje za sunđez vinil ester smole zasnovan je na prethodnom mornaričkom iskustvu sa osnivačem kompanije Mark Listay", objasnio je Bergen. "Prvo smo obezbedili Sunrezu sa kvazi-izotropnim staklenim tkaninom, koristeći njihov vinil Ester Prepreg i ocijenila je očvršćivanje krivulje u različitim uvjetima. Pored toga, jer znamo da se vinilna ester smola nije poput epoksidne smole koja pruža odgovarajuće sekundarne performanse adhezije, tako da su potrebni dodatni napori za procjenu različitih agenata za spajanje ljepljivih slojeva i odrediti koji je prikladan za aplikaciju. "
Drugi problem je što staklena vlakna ne mogu pružiti ista mehanička svojstva kao karbonska vlakna. "U usporedbi s karbonskim / epoksidnim flasterom, ovaj je problem riješen korištenjem dodatnog sloja stakla / vinilnog estera", rekao je Crane. "Razlog zašto je potreban samo jedan dodatni sloj je taj što je stakleni materijal teža tkanina." Ovo proizvodi odgovarajuću zakrpu koja se može primijeniti i kombinirati u roku od šest minuta čak i na vrlo hladnim / smrzavajućim temperaturama okućnice. Stvrdnjavanje bez davanja topline. Dizalica je istakla da se ovaj popravni rad može završiti u roku od sat vremena.
Oba patch sistema su demonstrirana i testirana. Za svaki popravak, područje koje treba oštetiti je označeno (korak 1), kreiran rupom testerom, a zatim uklonite pomoću ručne brusilice (korak). Zatim izrežite popravljenog područja u 12: 1 konus. Očistite površinu šalca sa alkoholnim jastukom (korak 3). Zatim, presecite zakrpu za popravak na određenu veličinu, stavite ga na očišćenu površinu (korak 4) i objedinite ga valjkom za uklanjanje mjehurića zraka. Za vinilni ester za stvrdnjavanje od staklenih vlakana / UV-a, zatim stavite sloj za otpuštanje na popravljenu površinu i izvedite zakrpu bežičnom UV lampom za šest minuta (korak 5). Za ugljikovni vlakno / epoksidno prepreg koristite unaprijed programirani, jednokratni, termički pogon na baterije za usisavanje i izliječenje popravljenog područja na 210 ° F / 99 ° C za jedan sat.
Korak 5 Nakon postavljanja sloja za ljuštenje na popravljenom području, koristite bežičnu UV lampu da biste izliječili zakrpu 6 minuta.
"Tada smo izvršili testove za procjenu ljepljivosti zakrpe i njegovu sposobnost da vratimo nosivost strukture", rekao je Bergen. "U prvoj fazi moramo dokazati jednostavnost prijave i sposobnost da se oporavi najmanje 75% snage. To se vrši sa savijanjem sa četiri točke na 4 x 48 inčnim ugljičnim vlaknima / epoksidnim smolom i balskom jezgrom nakon popravke simulirane štete. Da. Druga faza projekta koristila je 12 x 48 inčni panel i mora se pokazati više od 90% zahtjeva za čvrstoću pod složenim opterećenjima soje. Upoznali smo sve ove zahtjeve, a zatim fotografirali metode popravka na AMCB modelu. Kako koristiti tehnologiju i opremu za gorivo za pružanje vizuelne reference. "
Ključni aspekt projekta je dokazati da novak mogu lako izvršiti popravak. Iz tog razloga, Bergen je imao ideju: "Obećao sam da ću pokazati našim dva tehnička kontakta u vojsci: dr. Bernard Sia i Ashley Genna. U konačnom pregledu prve faze projekta tražio sam da nema popravki. Iskusni Ashley izvršio je popravak. Upotreba kompleta i priručnika koji smo naveli, primijenila je zakrpu i završila popravak bez ikakvih problema. "
Slika 2 Učvršćivanje baterije koji se napaja baterijama, termički vezanje baterije može izliječiti zakrpu za popravak karbonskih vlakana / epoksida na pritiskom na gumb, bez potrebe za programiranjem znanja o popravku ili programiranje ciklusa očvršćivanja. Izvor slike: Prilagođene tehnologije, LLC
Drugi ključni razvoj je sustav za očvršćivanje baterije (slika 2). "Kroz održavanje okućnice imate samo bateriju samo", istakao je Bergen. "Sva procesna oprema u kompletu za popravak koji smo razvili je bežična." To uključuje termičke vezeriranje baterije koje su zajedno razvijene po mjerima prilagođenim tehnologijama i dobavljaču toplotne veze Wichitech Industries Inc. (Randallstown, Maryland, USA) Mašina. "Ovaj termički poklopac napajanja baterije unaprijed je programiran za potpunu stvrdnjavanje, pa novak ne trebaju programirati ciklus sušenja", rekao je Crane. "Samo trebaju pritisnuti gumb da biste dovršili odgovarajuću rampu i natopite." Baterije koje se trenutno koriste mogu trajati godinu dana prije nego što ih treba napuniti.
Uz završetak druge faze projekta, prilagođene tehnologije pripremaju prijedloge za poboljšanje praćenja i prikupljaju pisma zanimanja i podršku. "Naš cilj je zreći ovu tehnologiju na TRL 8 i donijeti je na teren", rekao je Bergen. "Takođe vidimo potencijal za ne-vojne aplikacije."
Objašnjava staru umjetnost iza prvog pojačanja industrije i ima dubinsko razumijevanje novih nauka o vlaknima i budući razvoj.
Uskoro i letenje prvi put, 787 se oslanja na inovacije u kompozitnim materijalima i procesima za postizanje svojih ciljeva
Pošta: Sep-02-2021