Ohun elo to šee gbe le ṣe atunṣe pẹlu UV-curable fiberglass/vinyl ester tabi carbon fiber/epoxy prepreg ti o fipamọ ni iwọn otutu yara ati ohun elo imularada ti batiri. #iṣẹ iṣelọpọ inu inu #amayederun
UV-curable prepreg patch titunṣe Botilẹjẹpe titunṣe okun erogba/atunṣe ipoxy prepreg ti o dagbasoke nipasẹ Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa LLC fun afara akojọpọ infield fihan pe o rọrun ati iyara, lilo okun gilasi fikun UV-curable vinyl ester resin Prepreg ti ṣe agbekalẹ eto irọrun diẹ sii. . Orisun aworan: Custom Technologies LLC
Awọn afara imuṣiṣẹ apọju jẹ awọn ohun-ini to ṣe pataki fun awọn iṣẹ ṣiṣe ilana ologun ati awọn eekaderi, bakanna bi imupadabọ awọn amayederun irinna lakoko awọn ajalu adayeba. A n ṣe iwadi awọn ẹya akojọpọ lati dinku iwuwo ti iru awọn afara, nitorinaa idinku ẹru lori awọn ọkọ irinna ati awọn ọna imupadabọ ifilọlẹ. Ti a bawe pẹlu awọn afara irin, awọn ohun elo idapọmọra tun ni agbara lati mu agbara gbigbe fifuye pọ si ati fa igbesi aye iṣẹ pọ si.
To ti ni ilọsiwaju Modular Composite Bridge (AMCB) jẹ apẹẹrẹ. Seemann Composites LLC (Gulfport, Mississippi, US) ati Awọn ohun elo sáyẹnsì LLC (Horsham, PA, US) lo awọn laminates iposii ti o ni okun erogba (olusin 1). ) Apẹrẹ ati ikole). Sibẹsibẹ, agbara lati tun iru awọn ẹya ni aaye ti jẹ ọrọ ti o ṣe idiwọ gbigba awọn ohun elo akojọpọ.
olusin 1 Afara Apapo, bọtini infield dukia To ti ni ilọsiwaju Modular Composite Bridge (AMCB) ti a ṣe ati ti won ko nipa Seemann Composites LLC ati Ohun elo Sciences LLC lilo erogba okun fikun epoxy resini apapo. Orisun aworan: Seeman Composites LLC (osi) ati US Army (ọtun).
Ni 2016, Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa Aṣa LLC (Millersville, MD, US) gba owo-owo US Army-owo-owo Iwadi Innovation Innovation Kekere (SBIR) Alakoso 1 lati ṣe agbekalẹ ọna atunṣe ti o le ṣe aṣeyọri ni aaye nipasẹ awọn ọmọ-ogun. Da lori ọna yii, ipele keji ti ẹbun SBIR ni a fun ni ni ọdun 2018 lati ṣe afihan awọn ohun elo tuntun ati awọn ohun elo ti o ni agbara batiri, paapaa ti alemo naa ba ṣe nipasẹ alakobere laisi ikẹkọ iṣaaju, 90% tabi diẹ sii ti eto le jẹ atunṣe Raw agbara. Iṣeṣe ti imọ-ẹrọ jẹ ipinnu nipasẹ ṣiṣe lẹsẹsẹ ti itupalẹ, yiyan ohun elo, iṣelọpọ apẹẹrẹ ati awọn iṣẹ ṣiṣe idanwo ẹrọ, bakanna bi iwọn kekere ati awọn atunṣe kikun.
Oluwadi akọkọ ni awọn ipele SBIR meji ni Michael Bergen, oludasile ati Alakoso Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa LLC. Bergen ti fẹyìntì lati Carderock ti Naval Surface Warfare Centre (NSWC) o si ṣiṣẹ ni Ẹka Awọn ẹya ati Awọn ohun elo fun ọdun 27, nibiti o ti ṣakoso idagbasoke ati ohun elo ti awọn imọ-ẹrọ apapo ni ọkọ oju-omi kekere ti US Navy. Dokita Roger Crane darapọ mọ Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa ni 2015 lẹhin ti o ti fẹyìntì lati Ọgagun US ni 2011 ati pe o ti ṣiṣẹ fun ọdun 32. Imọye awọn ohun elo idapọpọ rẹ pẹlu awọn atẹjade imọ-ẹrọ ati awọn itọsi, ti o bo awọn akọle bii awọn ohun elo akojọpọ tuntun, iṣelọpọ iṣelọpọ, awọn ọna asopọ, awọn ohun elo alapọpọ multifunctional, ibojuwo ilera igbekalẹ, ati imupadabọ ohun elo idapọpọ.
Awọn amoye meji naa ti ṣe agbekalẹ ilana ti o yatọ ti o nlo awọn ohun elo ti o ni idapọpọ lati ṣe atunṣe awọn dojuijako ti o wa ninu aluminiomu superstructure ti Ticonderoga CG-47 class guided missile cruiser 5456. "Ilana naa ti ni idagbasoke lati dinku idagba ti awọn dojuijako ati lati ṣiṣẹ bi iyatọ ti ọrọ-aje? si rirọpo igbimọ pẹpẹ ti 2 si 4 milionu dọla, ”Bergen sọ. “Nitorinaa a fihan pe a mọ bi a ṣe le ṣe atunṣe ni ita yàrá-yàrá ati ni agbegbe iṣẹ gidi kan. Ṣugbọn ipenija ni pe awọn ọna dukia ologun lọwọlọwọ ko ni aṣeyọri pupọ. Aṣayan naa jẹ atunṣe ile-iṣẹ meji ti o ni asopọ [ni ipilẹ ni awọn agbegbe ti o bajẹ Lẹ pọ igbimọ kan si oke] tabi yọ dukia kuro lati iṣẹ fun awọn atunṣe ipele ile-itaja (D-ipele). Nitoripe awọn atunṣe ipele D nilo, ọpọlọpọ awọn ohun-ini ni a fi si apakan. ”
O tẹsiwaju lati sọ pe ohun ti o nilo ni ọna ti o le ṣe nipasẹ awọn ọmọ-ogun ti ko ni iriri ninu awọn ohun elo apapo, lilo awọn ohun elo ati awọn itọnisọna itọju nikan. Ibi-afẹde wa ni lati jẹ ki ilana naa rọrun: ka iwe afọwọkọ, ṣe iṣiro ibajẹ ati ṣe awọn atunṣe. A ko fẹ lati dapọ awọn resini olomi, nitori eyi nilo wiwọn kongẹ lati rii daju imularada pipe. A tun nilo eto ti ko si egbin eewu lẹhin ti awọn atunṣe ti pari. Ati pe o gbọdọ wa ni akopọ bi ohun elo ti o le gbe lọ nipasẹ nẹtiwọọki ti o wa tẹlẹ. ”
Ojutu kan ti Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa ṣe afihan ni aṣeyọri jẹ ohun elo amudani kan ti o nlo alemora iposii ti o ni lile lati ṣe akanṣe alemo apapo alemora ni ibamu si iwọn ibajẹ naa (to awọn inṣi square 12). Aṣefihan naa ti pari lori ohun elo akojọpọ kan ti o nsoju deki AMCB ti o nipọn 3-inch kan. Ohun elo idapọmọra ni 3-inch nipọn igi balsa igi (15 poun fun iwuwo ẹsẹ onigun) ati awọn fẹlẹfẹlẹ meji ti Vectorply (Phoenix, Arizona, US) C -LT 1100 carbon fiber 0°/90° biaxial stitched fabric, Layer kan ti C-TLX 1900 erogba okun 0 ° / + 45 ° / -45 ° awọn ọpa mẹta ati awọn ipele meji ti C-LT 1100, apapọ awọn ipele marun. "A pinnu pe kit naa yoo lo awọn abulẹ ti a ti sọ tẹlẹ ni laminate quasi-isotropic ti o jọra si ipo-ọpọlọpọ ki itọnisọna aṣọ kii yoo jẹ iṣoro," Crane sọ.
Ọrọ ti o tẹle ni matrix resini ti a lo fun atunṣe laminate. Ni ibere lati yago fun dapọ resini olomi, alemo yoo lo prepreg. "Sibẹsibẹ, awọn italaya wọnyi jẹ ibi ipamọ," Bergen salaye. Lati ṣe agbekalẹ ojutu patch ti o le fipamọ, Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa ti ṣe ajọṣepọ pẹlu Sunrez Corp. (El Cajon, California, USA) lati ṣe agbekalẹ gilasi kan fiber / vinyl ester prepreg ti o le lo ina ultraviolet (UV) ni iṣẹju mẹfa Itọju Imọlẹ. O tun ṣe ifowosowopo pẹlu Gougeon Brothers (Bay City, Michigan, USA), eyiti o daba lilo fiimu iposii rọ tuntun kan.
Awọn ijinlẹ akọkọ ti fihan pe resini iposii jẹ resini ti o dara julọ fun fiber carbon prepregs-UV-curable vinyl ester ati okun gilasi translucent ṣiṣẹ daradara, ṣugbọn ko ṣe arowoto labẹ ina-idena okun erogba. Da lori fiimu tuntun ti Gougeon Brothers, prepreg iposii ikẹhin ti wa ni arowoto fun wakati 1 ni 210°F/99°C ati pe o ni igbesi aye selifu gigun ni iwọn otutu yara-ko si iwulo fun ibi ipamọ iwọn otutu kekere. Bergen sọ pe ti o ba nilo iwọn otutu iyipada gilasi ti o ga julọ (Tg), resini yoo tun wosan ni iwọn otutu ti o ga julọ, bii 350°F/177°C. Mejeeji prepregs ni a pese ni ohun elo atunṣe to ṣee gbe bi akopọ ti awọn abulẹ prepreg ti a fi edidi sinu apoowe fiimu ṣiṣu kan.
Niwọn bi ohun elo atunṣe le wa ni ipamọ fun igba pipẹ, Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa nilo lati ṣe ikẹkọ igbesi aye selifu kan. "A ra mẹrin lile ṣiṣu enclosures-a aṣoju ologun iru lo ninu transportation ẹrọ-ati fi awọn ayẹwo ti epoxy alemora ati fainali ester prepreg sinu kọọkan apade," Bergen wi. Lẹhinna a gbe awọn apoti si awọn ipo oriṣiriṣi mẹrin fun idanwo: orule ile-iṣẹ Gougeon Brothers ni Michigan, orule papa ọkọ ofurufu Maryland, ohun elo ita gbangba ni afonifoji Yucca (aginju California), ati yàrá idanwo ipata ita gbangba ni gusu Florida. Gbogbo awọn ọran ni awọn olutọpa data, Bergen tọka si, “A mu data ati awọn ayẹwo ohun elo fun igbelewọn ni gbogbo oṣu mẹta. Iwọn otutu ti o pọju ti o gbasilẹ ninu awọn apoti ni Florida ati California jẹ 140 ° F, eyiti o dara fun ọpọlọpọ awọn resini imupadabọ. Ipenija gidi ni.” Ni afikun, Gougeon Brothers fipa ṣe idanwo resini iposii mimọ tuntun ti o dagbasoke. "Awọn ayẹwo ti a ti gbe sinu adiro ni 120 ° F fun ọpọlọpọ awọn osu bẹrẹ lati ṣe polymerize," Bergen sọ. Sibẹsibẹ, fun awọn ayẹwo ti o baamu ti o wa ni 110°F, kemistri resini nikan ni ilọsiwaju nipasẹ iye diẹ.”
Atunṣe atunṣe naa jẹri lori igbimọ idanwo ati awoṣe iwọn ti AMCB, eyiti o lo laminate kanna ati ohun elo mojuto gẹgẹbi afara atilẹba ti a ṣe nipasẹ Seemann Composites. Orisun aworan: Custom Technologies LLC
Lati le ṣe afihan ilana atunṣe, laminate asoju gbọdọ wa ni ṣelọpọ, bajẹ ati tunṣe. "Ni ipele akọkọ ti ise agbese na, a ti lo awọn iwọn kekere 4 x 48-inch kekere ati awọn idanwo fifẹ mẹrin lati ṣe ayẹwo iṣeeṣe ti ilana atunṣe wa," Klein sọ. “Lẹhinna, a yipada si awọn panẹli 12 x 48 inch ni ipele keji ti iṣẹ akanṣe, awọn ẹru ti a lo lati ṣe agbekalẹ ipo aapọn biaxial lati fa ikuna, ati lẹhinna ṣe iṣiro iṣẹ atunṣe. Ni ipele keji, a tun pari awoṣe AMCB ti a kọ Itọju. ”
Bergen sọ pe igbimọ idanwo ti a lo lati ṣe afihan iṣẹ atunṣe ni a ṣe ni lilo ila kanna ti awọn laminates ati awọn ohun elo mojuto bi AMCB ti a ṣe nipasẹ Seemann Composites, "ṣugbọn a dinku sisanra nronu lati 0.375 inches si 0.175 inches, ti o da lori ilana axis parallel. . Eyi ni ọran. Ọna naa, papọ pẹlu awọn eroja afikun ti imọ-itumọ beam ati imọran laminate kilasika [CLT], ni a lo lati sopọ mọ akoko inertia ati lile ti o munadoko ti AMCB ni kikun pẹlu ọja demo iwọn kekere ti o rọrun lati mu ati diẹ sii. iye owo-doko. Lẹhinna, awa Awoṣe itupalẹ eroja [FEA] ti o dagbasoke nipasẹ XCraft Inc. (Boston, Massachusetts, AMẸRIKA) ni a lo lati ṣe ilọsiwaju apẹrẹ awọn atunṣe igbekalẹ.” Aṣọ okun erogba ti a lo fun awọn panẹli idanwo ati awoṣe AMCB ni a ra lati Vectorply, ati balsa mojuto ti a ṣe nipasẹ Core Composites (Bristol, RI, US) ti a pese.
Igbese 1. Yi igbeyewo nronu han a 3 inch iho opin lati ṣedasilẹ bibajẹ samisi ni aarin ati ki o tun awọn ayipo. Orisun Fọto fun gbogbo awọn igbesẹ: Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa LLC.
Igbesẹ 2. Lo grinder Afowoyi ti o ni agbara batiri lati yọ ohun elo ti o bajẹ kuro ki o si fi patch titunṣe pẹlu 12: 1 taper.
"A fẹ lati ṣe afiwe ipele ti o ga julọ ti ibajẹ lori igbimọ idanwo ju ti a le rii lori afara afara ni aaye," Bergen salaye. “Nitorinaa ọna wa ni lati lo wiwun iho lati ṣe iho iwọn ila opin 3-inch kan. Lẹhinna, a fa pulọọgi ti ohun elo ti o bajẹ jade a si lo ẹrọ mimu pneumatic ti a fi ọwọ mu lati ṣiṣẹ sikafu 12: 1.”
Crane salaye pe fun erogba okun / atunṣe epoxy, ni kete ti a ti yọ awọn ohun elo nronu "ti o bajẹ" kuro ati pe a ti lo sikafu ti o yẹ, a yoo ge prepreg si iwọn ati ipari lati baamu taper ti agbegbe ti o bajẹ. “Fun igbimọ idanwo wa, eyi nilo awọn ipele mẹrin ti prepreg lati tọju ohun elo atunṣe ni ibamu pẹlu oke ti ipilẹṣẹ erogba ti ko bajẹ. Lẹhin iyẹn, awọn ipele ibora mẹta ti erogba/epoxy prepreg ti wa ni idojukọ lori eyi Lori apakan ti a tunṣe. Layer ti o tẹle kọọkan fa inch 1 ni gbogbo awọn ẹgbẹ ti ipele isalẹ, eyiti o pese gbigbe gbigbe gbigbe diẹdiẹ lati “dara” ohun elo agbegbe si agbegbe ti a tunṣe.” Lapapọ akoko lati ṣe atunṣe-pẹlu igbaradi agbegbe titunṣe, gige ati gbigbe ohun elo imupadabọ sipo ati lilo ilana imularada-to awọn wakati 2.5.
Fun erogba fiber/epoxy prepreg, agbegbe atunṣe jẹ igbale ti a kojọpọ ati imularada ni 210°F/99°C fun wakati kan nipa lilo isunmọ igbona ti o ni agbara batiri.
Botilẹjẹpe atunṣe erogba / iposii jẹ irọrun ati iyara, ẹgbẹ naa mọ iwulo fun ojutu irọrun diẹ sii lati mu iṣẹ ṣiṣe pada. Eyi yori si iṣawari ti ultraviolet (UV) curing prepregs. "Awọn anfani ni Sunrez vinyl ester resins da lori iriri ọkọ oju omi iṣaaju pẹlu oludasile ile-iṣẹ Mark Livesay," Bergen salaye. “A kọkọ pese Sunrez pẹlu aṣọ gilaasi quasi-isotropic kan, ni lilo prepreg vinyl ester wọn, ati ṣe iṣiro ọna imularada labẹ awọn ipo oriṣiriṣi. Ni afikun, nitori a mọ pe fainali ester resini ko dabi resini iposii Ti o pese iṣẹ adhesion atẹle ti o dara, nitorinaa awọn igbiyanju afikun ni a nilo lati ṣe iṣiro ọpọlọpọ awọn aṣoju idapọmọra alamọpọ ati pinnu eyiti o dara fun ohun elo naa. ”
Iṣoro miiran ni pe awọn okun gilasi ko le pese awọn ohun-ini ẹrọ kanna bi awọn okun erogba. "Ti a bawe pẹlu carbon / apoxy patch, iṣoro yii jẹ ipinnu nipasẹ lilo afikun Layer ti gilasi / vinyl ester," Crane sọ. “Idi idi ti o nilo afikun afikun kan ni pe ohun elo gilasi jẹ aṣọ ti o wuwo.” Eyi ṣe agbejade alemo to dara ti o le lo ati ni idapo laarin iṣẹju mẹfa paapaa ni awọn iwọn otutu inu aaye tutu pupọ / didi. Curing lai pese ooru. Crane tọka si pe iṣẹ atunṣe yii le pari laarin wakati kan.
Awọn ọna abulẹ mejeeji ti ṣe afihan ati idanwo. Fun atunṣe kọọkan, agbegbe ti o bajẹ ti wa ni samisi (igbesẹ 1), ti a ṣẹda pẹlu iho kan, ati lẹhinna yọ kuro nipa lilo ẹrọ mimu ti o ni agbara batiri (igbesẹ 2). Lẹhinna ge agbegbe ti a tunṣe sinu 12: 1 taper. Mọ oju ti sikafu pẹlu paadi oti kan (igbesẹ 3). Nigbamii, ge alemo atunṣe si iwọn kan, gbe e si ori ilẹ ti a sọ di mimọ (igbesẹ 4) ki o si so pọ pẹlu rola lati yọ awọn nyoju afẹfẹ kuro. Fun gilaasi fiber / UV-curing vinyl ester prepreg, lẹhinna gbe ipele idasilẹ si agbegbe ti a tunṣe ki o ṣe arowoto alemo pẹlu fitila UV alailowaya fun iṣẹju mẹfa (igbesẹ 5). Fun erogba fiber/epoxy prepreg, lo eto ti a ti ṣe tẹlẹ, bọtini-ọkan, imudani gbona agbara batiri si idii igbale ati ṣe arowoto agbegbe ti a tunṣe ni 210°F/99°C fun wakati kan.
Igbesẹ 5. Lẹhin gbigbe Layer peeling lori agbegbe ti a tunṣe, lo atupa UV ti ko ni okun lati ṣe arowoto alemo fun awọn iṣẹju 6.
"Nigbana ni a ṣe awọn idanwo lati ṣe iṣiro ifaramọ ti patch ati agbara rẹ lati mu pada agbara fifuye ti eto naa," Bergen sọ. “Ni ipele akọkọ, a nilo lati jẹrisi irọrun ohun elo ati agbara lati gba o kere ju 75% ti agbara naa. Eyi ni a ṣe nipasẹ titẹ-ojuami mẹrin lori 4 x 48 inch carbon fiber/resini epoxy ati beam mojuto balsa lẹhin titunṣe ibajẹ ti afarawe. Bẹẹni. Ipele keji ti iṣẹ akanṣe naa lo panẹli 12 x 48 inch kan, ati pe o gbọdọ ṣafihan diẹ sii ju awọn ibeere agbara 90% labẹ awọn ẹru igara eka. A pade gbogbo awọn ibeere wọnyi, ati lẹhinna ya aworan awọn ọna atunṣe lori awoṣe AMCB. Bii o ṣe le lo imọ-ẹrọ infield ati ohun elo lati pese itọkasi wiwo.”
Abala pataki ti iṣẹ akanṣe ni lati fi mule pe awọn alakobere le ni rọọrun pari atunṣe naa. Fun idi eyi, Bergen ni imọran kan: “Mo ti ṣe ileri lati ṣafihan si awọn olubasọrọ imọ-ẹrọ meji wa ninu Ọmọ-ogun: Dokita Bernard Sia ati Ashley Genna. Ni atunyẹwo ikẹhin ti ipele akọkọ ti ise agbese na, Mo beere fun ko si atunṣe. Ashley ti o ni iriri ṣe atunṣe. Lilo ohun elo ati iwe afọwọkọ ti a pese, o lo alemo naa o si pari atunṣe laisi iṣoro eyikeyi.”
Ṣe nọmba 2 Agbara batiri ti a ti sọ tẹlẹ, ẹrọ isunmọ igbona ti o ni agbara batiri le ṣe arowoto okun erogba / epoxy ti n ṣatunṣe patch ni titari bọtini kan, laisi iwulo fun imọ atunṣe tabi siseto eto iyipo. Aworan orisun: Custom Technologies, LLC
Idagbasoke bọtini miiran jẹ eto imularada ti batiri (olusin 2). "Nipasẹ itọju infield, o ni agbara batiri nikan," Bergen tọka. "Gbogbo ohun elo ilana ninu ohun elo atunṣe ti a ṣe idagbasoke jẹ alailowaya." Eyi pẹlu isọdọkan igbona ti batiri ti o ni idagbasoke ni apapọ nipasẹ Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa ati ẹrọ isunmọ gbona olupese WichiTech Industries Inc. (Randallstown, Maryland, USA) ẹrọ. “Asopọmọra igbona ti o ni agbara batiri yii ti ṣe eto tẹlẹ lati pari imularada, nitorinaa awọn alakobere ko nilo lati ṣe eto eto itọju,” Crane sọ. "Wọn kan nilo lati tẹ bọtini kan lati pari rampu to dara ati ki o Rẹ." Awọn batiri ti o nlo lọwọlọwọ le ṣiṣe ni fun ọdun kan ṣaaju ki wọn nilo lati gba agbara.
Pẹlu ipari ti ipele keji ti ise agbese na, Awọn Imọ-ẹrọ Aṣa ti ngbaradi awọn igbero ilọsiwaju atẹle ati gbigba awọn lẹta ti iwulo ati atilẹyin. "Ibi-afẹde wa ni lati dagba imọ-ẹrọ yii si TRL 8 ati mu wa si aaye,” Bergen sọ. “A tun rii agbara fun awọn ohun elo ti kii ṣe ologun.”
Ṣe alaye aworan atijọ lẹhin imuduro okun akọkọ ti ile-iṣẹ, ati pe o ni oye ti o jinlẹ ti imọ-jinlẹ okun tuntun ati idagbasoke iwaju.
Nbọ laipẹ ati fo fun igba akọkọ, 787 gbarale awọn imotuntun ni awọn ohun elo akojọpọ ati awọn ilana lati ṣaṣeyọri awọn ibi-afẹde rẹ
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹsan-02-2021