Injezzjoni ta 'fibra twila (LFI) huwa proċess ta' molding tal-polyurethane ġdid żviluppat b'suċċess f'dawn l-aħħar snin. Il-proċess għandu l-vantaġġi ta 'awtomazzjoni għolja, ċiklu tal-iffurmar qasir, piż ħafif u spiża baxxa tal-manifattura.
Fl-industrija tal-karozzi, il-proċess LFI intuża l-ewwel biex jimmanifattura pannelli strutturali u semi-strutturali, bħal komponenti tas-saqaf. Skond ir-rapporti, saqaf tal-polyurethane LFI tal-karozza sportiva huwa 20% eħfef minn saqaf tal-azzar u aktar mid-doppju riġidu daqs saqaf tal-aluminju jew saqaf ieħor tal-fibreglass. Barra minn hekk, materjali komposti tal-polyurethane LFI jintużaw ukoll fl-industrija tal-vetturi agrikoli u kummerċjali, bħal għata tat-tratturi, pannelli tat-trakkijiet tqal, pannelli tal-ġisem tal-bulldozer, xtillieri tal-bagalji tal-linja, eċċ.
F’dawn l-aħħar snin, esperti komposti mill-industrija privata, il-militar, u istituzzjonijiet ta ’riċerka kienu jikkollaboraw biex jesploraw jekk il-proċess LFI jistax jintuża wkoll biex jipproduċi partijiet komposti rinforzati bil-fibra tal-karbonju (CFRP) meħtieġa għal swieq ta’ materjali ta ’prestazzjoni għolja bħal Aerospace , li tippermetti l-produzzjoni tal-massa bi prezz aktar baxx. L-istudju ġie ffinanzjat mill-Laboratorju tar-Riċerka tal-Forza tal-Ajru tal-Istati Uniti (AFRL) mill-2022, u l-parteċipanti jinkludu l-Manifattura tal-AFRL, it-Teknoloġija Industrijali, u d-Diviżjonijiet tal-Enerġija, il-kuntrattur ewlieni Lockheed Martin, il-manifattur tat-tagħmir Kraussmaffei, u l-Istitut tar-Riċerka tal-Università ta 'Dayton (UDRI) Jonqos
Il-proċess tal-manifattura għall-komponenti komposti tal-fibra tal-karbonju li bħalissa jintużaw fl-ajruspazju huwa twil u intensiv għax-xogħol, u tipikament jinkludi l-fibra tal-karbonju prepreg li qed titpoġġa manwalment fuq għodda naħat waħda, ippakkjata, u mbagħad irrumblata f'awtoklavi għal ġurnata sħiħa ta 'tqaddid. B'kuntrast, il-proċess LFI huwa mgħaġġel, effiċjenti u awtomatizzat. Il-proċess LFI l-ewwel jaqta 'l-fibra tal-ħġieġ mat-tul mixtieq, il-fibra mqatta' hija mħallta ma 'raża likwida b'żewġ komponenti, imbagħad sprejjata ġo moffa miftuħa msaħħna minn qabel, u finalment imfejjaq taħt sħana baxxa u pressjoni. Il-proċess kollu huwa wieħed mill-inqas metodi ta 'skart bi prezz baxx biex isiru materjali komposti u jista' jieħu kullimkien minn ftit minuti sa ftit sigħat, skont il-kumplessità tal-parti.
L-ewwel problema importanti li t-tim ffaċċja kien id-deguming tal-fibra tal-karbonju, li trid tkun imxerrda biżżejjed biex tkun imxerrda b'mod uniformi fir-reżina waqt it-taħlit, u sabu li l-fibra kbira tal-karbonju tal-irmonk ta 'Zoltek ipprovdiet l-aħjar proprjetajiet mekkaniċi u proprjetajiet ta' degumming. Ir-riċerkaturi l-ewwel kissru qatet kbar ta '50k ta' fibra tal-karbonju f'qatet iżgħar ta '2K sa 3K, u mbagħad reġgħu bdew dawn il-gzuz lura f'qatet ta' 50k. Meta seħħ qatgħa fir-ras LFI, huma faċli biex jinħallu.
L-għażla tar-reżina t-tajba hija wkoll fokus tar-riċerka. It-tim ta 'riċerka uża s-sistema tar-reżina Covestro Polyurethane, li hija ddisinjata speċifikament biex tnaqqas id-densità tal-pannell vulkanizzat finali, billi aġġusta l-metodu tat-taħlit biex timminimizza jew telimina l-kontenut potenzjali ta' vojt.
F'termini ta 'tagħmir tal-ipproċessar, ir-riċerkaturi qed janalizzaw diversi varjabbli inkluż il-veloċità tal-qtugħ, it-tul tal-fibra, il-proporzjon tal-fibra / polimeru, il-pressjoni tal-arja, il-ħin tal-ippressar, id-disinn tal-moffa u t-temperatura tal-moffa, waħda mill-kwistjonijiet importanti hija l-kapaċità tal-ipproċessar tal-fibra tal-karbonju, speċjalment Ix-xafra u t-tanbur tal-magna tat-tqattigħ, li jistgħu jiksbu riżultati ta 'qtugħ aħjar wara l-aġġornament tax-xafra tat-tqattigħ.
It-tim ta 'riċerka jippjana li jwettaq żewġ dimostrazzjonijiet tal-manifattura relatati mal-ajruspazju bl-użu ta' teknoloġija LFI / Carbon Fiber sa tmiem l-2025. Għalkemm bħalissa hija użata sistema ta 'reżina tal-polyurethane ta' prestazzjoni għolja, it-tim jippreferi juża reżina epoxy minħabba li joffri prestazzjoni aħjar. Iżda dan ikun jeħtieġ modifiki kbar għas-sistema tal-ħardwer LFI, u bħalissa hemm finanzjament insuffiċjenti biex ikopri dawn l-ispejjeż.
Dan il-proġett ta 'riċerka kollaborattiv jista' jippromwovi l-iżvilupp tal-industrija tal-materjali komposti kollha. L-ingranaġġ ta 'l-innovazzjonijiet ta' dawn il-kumpaniji fi proċessi komposti bi prezz baxx jista 'jaċċellera manifatturi ta' tagħmir oriġinali aerospazjali (OEMs), bħal Lockheed Martin, biex isibu soluzzjonijiet ta 'manifattura għal inġenji tal-ajru tal-ġenerazzjoni li jmiss.