Herone bi tevhevkirina kasêta birêkûpêk, çewisandin û girtina formê, yek-parçeyek, torka bilind-hilweşîner wekî xwenîşanderek ji bo cûrbecûr sepanan çêdike.
Germûn-ajokera hevgirtî ya yekbûyî.Herone ji bo pêvajoyek ku lamînata mêşa ajotinê yek dike û hêmanên fonksiyonel ên wekî gemaran zêde dike, kasetên prepreg-ê yên têkel ên termoplastîk ên birêkûpêk wekî preform bikar tîne.Çavkaniya hemî wêneyan |herone
Pêşbîniyên heyî daxwaz dikin ku di nav 20 salên pêş de fîloya firokeyên bazirganî ducar bikin.Ji bo bicihanîna vê yekê, rêjeyên hilberînê di sala 2019-an de ji bo firokeyên bedenê yên berfireh ên pêkhatî ji 10 heta 14 mehê ji bo her OEM-ê diguhezin, dema ku bedenên teng jixwe her mehê 60 her OEM zêde bûne.Airbus bi taybetî bi dabînkeran re dixebite da ku parçeyên kevneşopî, lê dem-dijwar, bi destan ên pêşdibistanê li ser A320-ê biguhezîne beşên ku bi pêvajoyên dema çerxa zûtir û 20 hûrdemî ve têne çêkirin, mîna şilkirina veguheztina rezîn a bi tansiyona bilind (HP-RTM), bi vî rengî alîkariya beşê dike. dabînker her mehê ber bi 100 balafiran ve pêvekek din digirin.Di vê navberê de, bazara livîn û veguheztina hewayê ya bajarî ya ku derketî pêşbîn dike ku salek (250 mehê) hewcedarî bi 3,000 firokeyên rabûn û daketinê yên vertical (EVTOL) e.
Daniel Barfuss, hev-damezrîner û şirîkê rêvebirê herone (Dresden, Almanya), teknolojiyek pêkhatî û hilberîna parçeyan, dibêje: "Pîşesazî teknolojiyên hilberîna otomatîkî bi demên çerxa kurtkirî hewce dike ku di heman demê de rê dide fonksiyonên yekbûyî yên ku ji hêla pêkhateyên termoplastîk ve têne pêşkêş kirin." fîrmaya ku materyalên matrixê termoplastîk ên bi performansa bilind ji polîfenîlensulfîdê (PPS) bigire heya polîetheretherketone (PEEK), polîetherketoneketone (PEKK) û polyaryletherketone (PAEK) bikar tîne.Dr. dost.
Ji bo ku bigihîje vê yekê, pargîdanî nêzîkatiyek nû pêşxistiye, dest bi kasetên fîberê yên bi tevahî nesaxkirî, domdar dike, van kasêtan xêz dike da ku pêşekek "organoTube" ya vala çêbike û organoTubes di profîlên bi beşên xaçerê û şeklên guhezbar de yek bike.Di qonaxek pêvajoyek paşîn de, ew weldabûn û termoformablebûna TPC-an bikar tîne da ku hêmanên fonksiyonel ên wekî gemarên pêkhatî li ser şeftên ajotinê, pêlavên dawîn li ser lûleyan, an hêmanên veguheztina barkirinê di nav strûkên tansiyonê-kompresyonê de yek bike.Barfuss lê zêde dike vebijarkek heye ku meriv pêvajoyek şilkirina hîbrîd bikar bîne - ku ji hêla dabînkerê matrixê ketone Victrex (Cleveleys, Lancashire, UK) û dabînkerê parçeyan Tri-Mack (Bristol, RI, DY) ve hatî pêşve xistin - ku ji bo profîlan tapeya PAEK-ê germahiya helandinê kêmtir bikar tîne. û PEEK ji bo zêdekirin, ku materyalek yekgirtî û yekane li seranserê tevlêbûnê çalak dike (binêre "Overmolding di nav pêkhateyan de rêza PEEK-ê berfireh dike")."Adapasyona me di heman demê de girtina forma geometrîkî jî dihêle," ew zêde dike, "ku strukturên yekgirtî çêdike ku dikarin li ber barên hê mezintir bisekinin."
Pêvajoya herone bi kasetên termoplastîk ên bi fîbera karbonê ya bi tevayî rijandin dest pê dike ku di organoTubes de têne xêz kirin û têne hev kirin.Garthaus dibêje: "Me 10 sal berê bi van organoTubes re dest bi xebatê kir, ji bo hewavaniyê lûleyên hîdrolîk ên pêkhatî pêşve xistin."Ew diyar dike ku ji ber ku du lûleyên hîdrolîk ên balafiran xwediyê heman geometrî ne, dê ji bo her yekê qalibek hewce be, bi karanîna teknolojiya heyî."Ji bo bidestxistina geometriya boriyê ya takekesî ji me re boriyek pêdivî bû ku were paş-pêvajo kirin.Ji ber vê yekê, fikir ev bû ku meriv profîlên tevlihev ên domdar çêbike û dûv re CNC van di geometriyên xwestî de bihejîne.
Xiflteya 2 Kasetên prepreg ên birêkûpêk ji bo pêvajoya çêkirina derzîlêdanê ya herone pêşformên torê yên bi navê organoTubes peyda dikin û hilberîna cûrbecûr şikilan didin.
Ev dişibihe ya ku Sigma Precision Components (Hinckley, UK) dike (binihêre "Rêvekirina motorên hewayê bi lûleyên pêkhatî") bi cil û bergên motora xweya karbonê / PEEK.Garthaus diyar dike, "Ew li beşên wekhev digerin lê rêbazek hevgirtinê ya cûda bikar tînin.""Bi nêzîkatiya xwe re, em potansiyela zêdekirina performansê dibînin, wek mînak ji% 2 poroziya ji bo strukturên hewayê."
Garthaus' Ph.D.xebata tezê ya li ILK-ê bi karanîna pultrusiona domdar a têkelê termoplastîk (TPC) ji bo hilberîna lûleyên pêçandî, ku di encamê de pêvajoyek hilberîna domdar a patentkirî ji bo lûle û profîlên TPC-ê peyda kir.Lêbelê, heya niha, herone hilbijartiye ku bi peydakirox û xerîdarên hewavaniyê re bi karanîna pêvajoyek guheztinê ya domdar bixebite."Ev ji me re azadiyê dide ku em hemî celebên cûrbecûr çêbikin, di nav de profîlên xêzkirî û yên ku bi çarçoveyek cihêreng in, û her weha sepandina paçikên herêmî û dakêşanên pêlavan," wî rave dike."Em dixebitin ku pêvajoyê ji bo entegrekirina paçên herêmî otomatîk bikin û dûv re jî wan bi profîla pêkhatî re hevrêz bikin.Di esasê xwe de, her tiştê ku hûn dikarin bi lamînat û şêlên pêçandî bikin, em dikarin ji bo lûle û profîlan bikin."
Çêkirina van profîlên vala yên TPC bi rastî yek ji dijwartirîn dijwar bû, dibêje Garthaus."Hûn nekarin bi mîzdanka silîkonê çêkirina moran an jî şemitandina lêdanê bikar bînin;Ji ber vê yekê divê em pêvajoyek nû pêş bixin.”Lê ev pêvajo bi performansa pir bilind û beşên lûle û şaft-based ve dihêle, ew destnîşan dike.Di heman demê de ew bi karanîna şilava hîbrîdê ya ku Victrex pêşxistiye vekir, ku li wir germahiya nizm a şilbûnê PAEK bi PEEK-ê re zêde tê qewirandin, pelgeya organotîk û şilkirina derzîlêdanê di yek gavê de yek dike.
Aliyek din a balkêş a karanîna pêşformên kasetên birêkûpêk ên organoTube ev e ku ew pir hindik bermahiyê hilberînin.Garthaus tekez dike, "Bi braidingê re, me kêmtir ji 2% bermayiyê heye, û ji ber ku ew kaseta TPC ye, em dikarin vê mîqdara piçûk a bermayiyê vegerînin di şilkirinê de bikar bînin da ku rêjeya karanîna materyalê bigihîje% 100."
Barfuss û Garthaus wek lêkolîner li Enstîtuya Endezyariya Sivik û Teknolojiya Polîmerê (ILK) ya li TU Dresdenê dest bi xebatên xwe yên pêşveçûnê kirin."Ev yek ji mezintirîn enstîtûyên Ewropî ye ji bo pêkhate û sêwiranên sivik ên hîbrîd," destnîşan dike Barfuss.Ew û Garthaus hema hema 10 salan li wir li ser gelek pêşkeftinan xebitîn, di nav de domdarkirina TPC-ê û celebên cûda yên tevlîbûnê.Ew kar di dawiyê de di nav tiştê ku naha teknolojiya pêvajoya herone TPC-ê ye de hate veqetandin.
"Piştre me serî li bernameya EXIST a Almanî da, ku armanc ew e ku teknolojiyek wusa ji pîşesaziyê re veguhezîne û her sal 40-60 projeyan di gelek warên lêkolînê de fînanse dike," dibêje Barfuss."Me fon ji bo alavên sermaye, çar karmend û veberhênanê ji bo qonaxa paşîn a mezinbûnê wergirt."Wan di Gulana 2018-an de piştî pêşandana li JEC World herone ava kirin.
Ji hêla JEC World 2019 ve, herone gelek beşên xwenîşandanê hilberandibû, di nav de sivikek, torkek bilind, şeftek pêlavê ya yekbûyî, an gearshaft.Barfuss rave dike, "Em fîberek karbonê / kasetek PAEK organoTube bikar tînin ku li goşeyên ku ji alîyê beşê ve tê xwestin tê xêzkirin û wê di lûleyekê de yekalî dike," Barfuss diyar dike.Dûv re em boriyê di 200°C de germ dikin û wê bi kelûpelek ku bi derzîlêdana PEEK-ya fîber-karbonê ya kurtkirî ya di 380°C de hatî çêkirin, zêde dikin."Zêdebûn bi karanîna Moldflow Insight ji Autodesk (San Rafael, Calif., US) hate model kirin.Dema dagirtina qalibê bi 40,5 saniyeyan xweştir bû û bi karanîna makîneyek şilkirina derziyê ALLROUNDER Arburg (Lossburg, Almanya) hate bidestxistin.
Ev zêdekirin ne tenê lêçûnên kombûnê, gavên çêkirinê û lojîstîkê kêm dike, lê ew performansê jî zêde dike.Cûdahiya 40°C di navbera germahiya helandinê ya şaxê PAEK û ya kelûmelê PEEK-ê ya zêde de, di asta molekulî de di navbera her duyan de girêdana helandinê pêk tîne.Cûreyek duyemîn a mekanîzmaya tevlêbûnê, kilîtkirina formê, bi karanîna zexta derzîlêdanê tête bidestxistin ku di heman demê de mîlî di dema şilkirinê de termoform bike da ku rêgezek girtina formê biafirîne.Ev di jimareya 1-ê ya jêrîn de wekî "derziyê-çêkirina" tê dîtin.Ew li ku derê gemar li hember çarçoveyek dorhêl a nerm tê girêdan, ku di formek geometrîkî kilîtkirî de çêdike, ew derdorek gemarî an sinusoidal çêdike.Ev hê bêtir hêza gearshaftê ya yekbûyî zêde dike, wekî ku di ceribandinê de hate destnîşan kirin (grafîk li binê rastê binêre).1. Herone ku bi hevkariya Victrex û ILK-ê ve hatî pêşve xistin, zexta derzîlêdanê di dema şilkirinê de zêde bikar tîne da ku di çerxa pêlavê ya yekbûyî (jor) de rêgezek kilîtkirî çêbike. torkek bilindtir li hember mêldarê gerîdokek zêde-qelibkirî bê kilîtkirina formê bidomînin (li ser grafikê keviya reş).
Garthaus dibêje, "Gelek kes di dema şilkirina zêde de bihevgirêdana helandinê digihîjin hev," û yên din jî girtina formê di pêkhateyan de bikar tînin, lê ya sereke ev e ku her duyan di pêvajoyek yekane, otomatîkî de bikin yek."Ew rave dike ku ji bo encamên testê yên di Xiflteya 1-ê de, hem şaft û hem jî dora tevahî ya gemarê ji hev veqetandin, dûv re zivirî da ku barkirina birînê çêbike.Yekem têkçûna li ser grafîkê bi dorhêlek tê nîşankirin da ku destnîşan bike ku ew ji bo kelûmelek PEEK-ê ya zêde ya bê girtina formê ye.Têkçûna duyemîn bi çemberek çîpkirî ya ku dişibihe stêrkekê tê nîşankirin, ku ceribandina kelûpelek sergirtî ya bi girtina formê nîşan dide.Garthaus dibêje, "Di vê rewşê de, we hem hevgirtinek hevgirtî û hem jî bi form-kilîtkirî heye," û hûn hema hema% 44 zêdebûnek di barkirina torkê de digirin.Pirsgirêka naha, ew dibêje, ev e ku meriv girtina formê bigire ku di qonaxek berê de bar hilgire da ku torque ku ev mêldarê gemarê dê berî têkçûnê bêtir zêde bike.
Xalek girîng di derbarê girtina forma konturê ya ku herone bi çêkirina derzîlêdanê digihîje ev e ku ew bi tevahî li gorî beşa kesane hatî çêkirin û divê ew beş li ber xwe bide.Mînakî, di şeftê de, kilîtkirina formê dorpêçkirî ye, lê di strûkên tansiyon-kompresyonê yên li jêr de, ew axial e.Garthaus dibêje, "Ji ber vê yekê ya ku me pêşxistiye nêzîkatiyek berfirehtir e.""Em çawa fonksiyon û parçeyan yek dikin bi serîlêdana kesane ve girêdayî ye, lê her ku em karibin vê yekê bikin, giranî û lêçûnek zêdetir em dikarin xilas bikin."
Di heman demê de, ketona pêvekirî ya kurtefîlmê ku di hêmanên fonksiyonel ên zêde yên mîna gemaran de tê bikar anîn, rûkalên cilê yên hêja peyda dike.Victrex ev îsbat kiriye û bi rastî, vê rastiyê ji bo materyalên xwe yên PEEK û PAEK-ê dike.
Barfuss destnîşan dike ku şeftê yekgirtî, ku bi Xelata Nûjeniya Cîhanê ya 2019 JEC-ê di kategoriya hewayê de hate nas kirin, "nîşandana nêzîkatiya me ye, ne tenê pêvajoyek ku li ser yek serîlêdanê hûr dibe.Me xwest em vekolin ka em çiqas dikarin hilberînê xweş bikin û taybetmendiyên TPC-an bi kar bînin da ku strukturên fonksiyonel, yekgirtî hilberînin."Pargîdanî naha çîpên tansiyonê-kompresyonê, ku di serîlêdanên mîna strûkan de têne bikar anîn, xweşbîn dike.
Fig. 3 Strûkên tansiyon-kompresyonê Damezrandina derzîlêdanê ber bi stûnan ve tê dirêj kirin, li cihê ku herone hêmanek veguheztina bargiraniya metal di nav avahiya beşê de bi kar tîne da ku hêza hevgirtinê zêde bike bi karanîna kilîtkirina forma axial.
Elementa fonksiyonel a ji bo stûnên tansiyon-kompresyonê parçeyek pêwendiya metalî ye ku baran diguhezîne û ji qalika metal ber bi lûleya pêkhatî ve (li wêneya jêrîn binêre).Damezrandina derzîlêdanê ji bo entegrekirina hêmana danasîna barkirina metalî di laşê stûyê pêkhatî de tê bikar anîn.
"Feyda sereke ya ku em didin kêmkirina hejmara beşan e," wî destnîşan dike."Ev westandinê hêsan dike, ku ji bo serîlêdanên stûyê balafiran dijwariyek mezin e.Girtina formê jixwe di pêkhateyên termoset de bi navgînek plastîk an metalî tê bikar anîn, lê girêdana hevgirtî tune, ji ber vê yekê hûn dikarin di navbera beşan de tevgerek sivik bistînin.Lêbelê nêzîkatiya me, avahiyek yekbûyî ya ku tevgerek wusa tune peyda dike."
Garthaus ji bo van beşan tolerasyona zirarê wekî dijwariyek din destnîşan dike."Divê hûn bandorê li strûkan bikin û dûv re ceribandina westandinê bikin," ew rave dike."Ji ber ku em materyalên matrixê yên termoplastîk ên bi performansa bilind bikar tînin, em dikarin bi qasî 40% tolerasyona zirarê ya li hember termosetan bi dest bixin, û her weha her mîkroşikên ji bandorê bi barkirina westandinê kêmtir mezin dibin."
Her çend strûkên xwenîşandanê têkiliyek metal nîşan didin jî, herone niha çareseriyek hemî-termoplastîk pêşdixe, ku girêdana hevgirtî di navbera laşê stûyê pêkhatî û hêmana danasîna barkirinê de pêk tîne."Gava ku em dikarin, em tercîh dikin ku em hemî pêkhatî bimînin û bi guheztina celebê xurtkirina fîberê, di nav de karbon, cam, fîbera domdar û kurt de, taybetmendiyan rast bikin," dibêje Garthaus."Bi vî rengî, em pirsgirêkên tevlihevî û navbeynkariyê kêm dikin.Mînakî, li gorî berhevkirina termoset û termoplastîk pir kêmtir pirsgirêkên me hene.”Wekî din, girêdana di navbera PAEK û PEEK de ji hêla Tri-Mack ve hatî ceribandin û encamên wê destnîşan dikin ku ew 85% ji hêza bingehek lamînatek CF/PAEK ya yekalî ye û du qat ji bendên zeliqandî yên ku bi karanîna zencîra fîlima epoksî ya standard-pîşesaziyê xurt e.
Barfuss dibêje herone naha neh karmend hene û ji dabînkerê pêşkeftina teknolojiyê vediguhezîne dabînkerê parçeyên hewavaniyê.Pêngava wê ya mezin pêşkeftina kargehek nû li Dresdenê ye."Heya dawiya sala 2020-an em ê kargehek pîlot a ku parçeyên rêza yekem çêdike hebe," wî dibêje."Em jixwe bi OEM-yên hewavaniyê û dabînkerên sereke yên Tier 1 re dixebitin, ji bo gelek celeb sepanan sêwiranan destnîşan dikin."
Pargîdanî di heman demê de bi dabînkerên eVTOL û cûrbecûr hevkarên li Dewletên Yekbûyî re dixebite Gava ku herone serîlêdanên hewavaniyê mezin dike, ew di heman demê de ezmûna hilberînê bi serîlêdanên tiştên werzîşê di nav de bat û hêmanên bîsîkletê jî bi dest dixe.Garthaus dibêje, "Teknolojiya me dikare bi performans, dema çerxê û feydeyên lêçûnê ve cûrbecûr beşên tevlihev hilberîne.""Wexta çerxa me ya ku PEEK bikar tîne 20 hûrdem e, li hember 240 hûrdem e ku bi karanîna prepreg-ê ku bi otoclave-çêkirî tê bikar anîn.Em qadeke berfireh a derfetan dibînin, lê heya niha, mebesta me li ser xistina sepanên xwe yên yekem di hilberînê de ye û nirxa parçeyên weha ji sûkê re nîşan didin.
Herone dê di Carbon Fiber 2019 de jî pêşkêşî bike. Di derbarê bûyerê de bêtir fêr bibin carbonfiberevent.com.
Li ser xweşbînkirina xêzkirina desta kevneşopî, çêkerên berevajîker ên nacelle û tîrêjê çavê xwe li karanîna pêşerojê ya otomatîkî û şilkirina girtî digirin.
Pergala çekan a balafirê bi bikêrhatina şilkirina berhevkirinê re performansa bilind a karbon / epoksî bi dest dixe.
Rêbazên ji bo hesibandina bandorên pêkhateyên li ser jîngehê berhevkirina daneyan bi materyalên kevneşopî re li ser qada lîstikê ya astê pêk tîne.
Dema şandinê: Tebax-19-2019