Trenutno postoje mnogi proizvodni procesi za kompozitne strukture materijala koji se mogu primijeniti na proizvodnju i proizvodnju različitih struktura.Međutim, s obzirom na učinkovitost industrijske proizvodnje i troškove proizvodnje zrakoplovne industrije, posebno civilnih zrakoplova, hitno je poboljšati postupak stvrdnjavanja kako bi se smanjio vrijeme i troškovi.Brzo prototipiranje nova je metoda proizvodnje koja se temelji na principima diskretnog i složenog formiranja, što je jeftina tehnologija brzog prototipa.Uobičajene tehnologije uključuju kompresijsko prešanje, tekuće oblikovanje i oblikovanje termoplastičnih kompozitnih materijala.
Tehnologija brze izrade prototipova za kalupljenje je proces koji postavlja unaprijed postavljene prepreg blanke u kalup za kalupljenje, a nakon zatvaranja kalupa, blanke se zbijaju i skrućuju zagrijavanjem i pritiskom.Brzina lijevanja je brza, veličina proizvoda je točna, a kvaliteta kalupa stabilna i ujednačena.
Koraci oblikovanja:
① Nabavite metalni kalup visoke čvrstoće koji odgovara dimenzijama potrebnih dijelova za proizvodnju, a zatim postavite kalup u prešu i zagrijte ga.
② Pretvorite potrebne kompozitne materijale u oblik kalupa.Predoblikovanje je ključni korak koji pomaže u poboljšanju performansi gotovih dijelova.
③ Umetnite preformirane dijelove u grijani kalup.Zatim stisnite kalup pod vrlo visokim tlakom, obično u rasponu od 800 psi do 2000 psi (ovisno o debljini dijela i vrsti materijala koji se koristi).
④ Nakon oslobađanja tlaka izvadite dio iz kalupa i uklonite sve provale.
Prednosti kalupljenja:
Iz raznih razloga, kalupljenje je popularna tehnologija.Dio razloga zašto je popularan je to što koristi napredne kompozitne materijale.U usporedbi s metalnim dijelovima, ti su materijali često jači, lakši i otporniji na koroziju, što rezultira predmetima s boljim mehaničkim svojstvima.
Još jedna prednost kalupljenja je njegova sposobnost proizvodnje vrlo složenih dijelova.Iako ova tehnologija ne može u potpunosti postići brzinu proizvodnje plastičnog injekcijskog prešanja, ona pruža više geometrijskih oblika u usporedbi s tipičnim laminiranim kompozitnim materijalima.U usporedbi s plastičnim oblikovanjem ubrizgavanja, također omogućuje duža vlakna, što materijal čini jačim.Stoga se oblikovanje može promatrati kao srednje tlo između plastičnog ubrizgavanja i laminiranog kompozitnog materijala.
1.1 Proces formiranja SMC
SMC je kratica za kompozitne materijale koji formiraju lim, odnosno, kompozitne materijale koji formiraju lim.Glavne sirovine sastoje se od SMC posebne pređe, nezasićene smole, aditiva s malim skupljanjem, punila i raznih aditiva.Početkom 1960-ih prvi put se pojavio u Europi.Oko 1965. godine, Sjedinjene Države i Japan uzastopno su razvijali ovu tehnologiju.U kasnim 1980-ima, Kina je uvela napredne SMC proizvodne linije i procese iz inozemstva.SMC ima prednosti kao što su vrhunska električna izvedba, otpornost na koroziju, mala težina i jednostavan i fleksibilan inženjerski dizajn.Njegova mehanička svojstva mogu se usporediti s određenim metalnim materijalima, pa se naširoko koristi u industrijama kao što su transport, građevinarstvo, elektronika i elektrotehnika.
1.2 Proces formiranja BMC
Godine 1961. lansirana je nezasićena smola za oblikovanje ploča (SMC) koju je razvio Bayer AG u Njemačkoj.U šezdesetima se počeo promovirati skupno oblikovanje spoj (BMC), poznat i kao DMC (sloj za kalup za tijesto) u Europi, koji nije bio zadebljao u ranim fazama (1950 -ih);Prema američkoj definiciji BMC je zadebljani BMC.Nakon prihvaćanja europske tehnologije, Japan je napravio značajna postignuća u primjeni i razvoju BMC-a, a do 1980-ih tehnologija je postala vrlo zrela.Do sada je matrica korištena u BMC-u bila nezasićena poliesterska smola.
BMC spada u termoreaktivne plastike.Na temelju karakteristika materijala, temperatura bačve materijala stroja za injekcijsko prešanje ne smije biti previsoka da bi se olakšao protok materijala.Stoga je u procesu injekcijskog prešanja BMC-a vrlo važna kontrola temperature bačve materijala i mora postojati kontrolni sustav kako bi se osigurala prikladnost temperature, kako bi se postigla optimalna temperatura od odjeljka za punjenje do mlaznica.
1.3 Policiklopentadiensko (PDCPD) kalupljenje
Policiklopentadienski (PDCPD) kalup većinom je čista matrica, a ne ojačana plastika.Načelo postupka liječenja PDCPD, koji se pojavio 1984. godine, pripada istoj kategoriji kao i poliuretanski (PU) oblikovanje, a prvi put su ih razvile Sjedinjene Države i Japan.
Telene, podružnica japanske tvrtke Zeon Corporation (smještena u Bondues, Francuska), postigla je veliki uspjeh u istraživanju i razvoju PDCPD -a i njegovih komercijalnih operacija.
Sam postupak oblikovanja naplatka lakše je automatizirati i ima niže troškove rada u usporedbi s procesima kao što su FRP prskanje, RTM ili SMC.Cijena kalupa koju koristi PDCPD RIM mnogo je niža od one koju koristi SMC.Na primjer, kalup za poklopac motora Kenworth W900L koristi ljusku od nikla i jezgru od lijevanog aluminija, sa smolom niske gustoće sa specifičnom težinom od samo 1,03, što ne samo da smanjuje troškove, već i težinu.
1.4 Izravno mrežno oblikovanje termoplastičnih kompozitnih materijala ojačanih vlaknima (LFT-D)
Oko 1990. LFT (Long Fiber Reinforced Thermoplastics Direct) predstavljen je na tržištu Europe i Amerike.Tvrtka CPI iz Sjedinjenih Američkih Država prva je tvrtka na svijetu koja je razvila izravnu linijsku opremu za oblikovanje termoplastičnih kompozita ojačanih dugim vlaknima i odgovarajuću tehnologiju (LFT-D, Direct In Line Mixing).Ušla je u komercijalni rad 1991. godine i globalni je lider u ovom području.Diffenbarcher, njemačka tvrtka, istražuje tehnologiju LFT-D od 1989. Trenutno uglavnom postoje LFT D, prilagođeni LFT (koji može postići lokalno pojačanje na temelju strukturnog naprezanja) i napredni površinski LFT-D (vidljiva površina, visoka površina kvalitetne) tehnologije.Iz perspektive proizvodne linije, razina Diffenbarcherove preše je vrlo visoka.D-LFT ekstruzijski sustav njemačke tvrtke Cooperation je na vodećoj međunarodnoj poziciji.
1.5 Tehnologija proizvodnje lijevanja (PCM) (PCM)
PCM (Patternless Casting Manufacturing) razvio je Laser Rapid Prototyping Center Sveučilišta Tsinghua.Tehnologija brze izrade prototipova trebala bi se primijeniti na tradicionalne postupke lijevanja smole u pijesak.Prvo nabavite CAD model lijevanja iz CAD modela dijela.STL datoteka CAD modela lijevanja je slojevita kako bi se dobile informacije o profilu poprečnog presjeka, koje se zatim koriste za generiranje kontrolnih informacija.Tijekom procesa oblikovanja, prva mlaznica precizno raspršuje ljepilo na svaki sloj pijeska pomoću računalne kontrole, dok druga mlaznica raspršuje katalizator duž iste putanje.Njih dvoje prolaze kroz reakciju povezivanja, skrućujući pijesak sloj po sloj i formirajući hrpu.Pijesak u području gdje ljepilo i katalizator djeluju zajedno zajedno se skrućuje, dok pijesak u drugim područjima ostaje u granuliranom stanju.Nakon očvršćivanja jednog sloja, sljedeći je sloj vezan, a nakon što su svi slojevi vezani, dobiva se prostorni entitet.Izvorni pijesak je i dalje suhi pijesak u područjima gdje se ljepilo ne prska, što olakšava uklanjanje.Čišćenje neočekivanog suhog pijeska u sredini može se dobiti kalup za lijevanje s određenom debljinom stijenke.Nakon nanošenja ili impregniranja boje na unutarnju površinu kalupa pijeska, može se koristiti za ulijevanje metala.
Točka očvršćivanja PCM procesa obično je oko 170 ℃.Stvarno hladno postavljanje i hladno uklanjanje korištenih u PCM procesu razlikuju se od oblikovanja.Većina ih je napravljena od ove plastike.
2. Tehnologija tekućeg oblikovanja
Pod pritiskom smola teče i natapa vlakna.Niski troškovi proizvodnje i jednostavan rad.
Osobito visokotlačni RTM proces razvijen posljednjih godina, HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Moulding), skraćeno HP-RTM proces kalupljenja.Odnosi se na proces kalupljenja pomoću visokog tlaka za miješanje i ubrizgavanje smole u vakuumski zatvoreni kalup prethodno postavljen materijalima ojačanim vlaknima i prethodno ugrađenim komponentama, a zatim dobivanje proizvoda od kompozitnog materijala kroz punjenje protokom smole, impregnaciju, stvrdnjavanje i vađenje iz kalupa .Smanjenjem vremena ubrizgavanja, očekuje se da će se kontrolirati vrijeme proizvodnje strukturnih komponenti zrakoplovstva unutar desetaka minuta, postižući visok sadržaj vlakana i proizvodnju dijelova visokih performansi.
Proces formiranja HP-RTM jedan je od kompozitnih procesa formiranja materijala koji se široko koriste u više industrija.
3. Tehnologija oblikovanja termoplastičnih kompozitnih materijala
Posljednjih su godina termoplastični kompozitni materijali postali žarište istraživanja u području proizvodnje kompozitnih materijala u zemlji i inozemstvu, zbog svojih prednosti visoke otpornosti na udarce, visoke žilavosti, visoke tolerancije na oštećenja i dobre otpornosti na toplinu.Zavarivanje s termoplastičnim kompozitnim materijalima može značajno smanjiti broj spojeva zakovicama i vijcima u strukturama zrakoplova, uvelike poboljšavajući učinkovitost proizvodnje i smanjujući troškove proizvodnje.Prema Airframe Collins Aerospaceu, prvoklasnom dobavljaču konstrukcija zrakoplova, zavarljive termoplastične strukture koje nisu vruće prešane mogu skratiti proizvodni ciklus za 80% u usporedbi s metalnim i termoreaktivnim kompozitnim komponentama.
The use of the most suitable amount of materials, the selection of the most economical process, the use of products in the appropriate parts, the achievement of predetermined design goals, and the achievement of the ideal performance cost ratio of products have always been the direction napora za praktičare kompozitnih materijala.Vjerujem da će se u budućnosti razviti više procesa oblikovanja kako bi se zadovoljile potrebe za dizajnom proizvodnje.
Vrijeme objave: 21. studenoga 2023
