संमिश्र सामग्रीसाठी रॅपिड प्रोटोटाइपिंग तंत्रज्ञानाचे विहंगावलोकन

सध्या, संमिश्र मटेरियल स्ट्रक्चर्ससाठी अनेक उत्पादन प्रक्रिया आहेत, ज्या विविध संरचनांच्या उत्पादन आणि उत्पादनासाठी लागू केल्या जाऊ शकतात.तथापि, औद्योगिक उत्पादन कार्यक्षमता आणि विमानचालन उद्योग, विशेषत: नागरी विमानांचे उत्पादन खर्च लक्षात घेता, वेळ आणि खर्च कमी करण्यासाठी उपचार प्रक्रियेत सुधारणा करणे निकडीचे आहे.रॅपिड प्रोटोटाइपिंग ही एक नवीन उत्पादन पद्धत आहे जी वेगळ्या आणि स्टॅक्ड फॉर्मिंगच्या तत्त्वांवर आधारित आहे, जे कमी किमतीचे जलद प्रोटोटाइपिंग तंत्रज्ञान आहे.सामान्य तंत्रज्ञानामध्ये कॉम्प्रेशन मोल्डिंग, लिक्विड फॉर्मिंग आणि थर्मोप्लास्टिक कंपोझिट मटेरियल फॉर्मिंग यांचा समावेश होतो.

1. मोल्ड प्रेसिंग रॅपिड प्रोटोटाइपिंग तंत्रज्ञान
मोल्डिंगचे जलद प्रोटोटाइपिंग तंत्रज्ञान ही अशी प्रक्रिया आहे जी मोल्डिंग मोल्डमध्ये प्री-लेड प्रीप्रेग ब्लँक्स ठेवते आणि मोल्ड बंद केल्यानंतर, कोरे कॉम्पॅक्ट केले जातात आणि गरम आणि दाबाने घन होतात.मोल्डिंगची गती वेगवान आहे, उत्पादनाचा आकार अचूक आहे आणि मोल्डिंग गुणवत्ता स्थिर आणि एकसमान आहे.ऑटोमेशन तंत्रज्ञानासह एकत्रितपणे, ते नागरी विमान वाहतूक क्षेत्रात कार्बन फायबर संमिश्र संरचनात्मक घटकांचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन, ऑटोमेशन आणि कमी किमतीत उत्पादन साध्य करू शकते.

मोल्डिंग पायऱ्या:
① उत्पादनासाठी आवश्यक भागांच्या परिमाणांशी जुळणारा उच्च-शक्तीचा धातूचा साचा मिळवा आणि नंतर साचा प्रेसमध्ये स्थापित करा आणि गरम करा.
② आवश्यक संमिश्र साहित्य मोल्डच्या आकारात तयार करा.प्रीफॉर्मिंग ही एक महत्त्वपूर्ण पायरी आहे जी तयार झालेल्या भागांची कार्यक्षमता सुधारण्यास मदत करते.
③ गरम झालेल्या साच्यात प्रीफॉर्म केलेले भाग घाला.नंतर साचा अतिशय उच्च दाबाने संकुचित करा, विशेषत: 800psi ते 2000psi (भागाची जाडी आणि वापरलेल्या सामग्रीच्या प्रकारावर अवलंबून).
④ दाब सोडल्यानंतर, साच्यातील भाग काढून टाका आणि कोणतेही burrs काढा.

मोल्डिंगचे फायदे:
विविध कारणांमुळे, मोल्डिंग एक लोकप्रिय तंत्रज्ञान आहे.ते प्रगत संमिश्र साहित्य वापरल्यामुळे हे लोकप्रिय होण्याचे एक कारण आहे.धातूच्या भागांच्या तुलनेत, हे साहित्य अनेकदा मजबूत, हलके आणि अधिक गंज-प्रतिरोधक असतात, परिणामी वस्तू चांगल्या यांत्रिक गुणधर्मांसह असतात.
मोल्डिंगचा आणखी एक फायदा म्हणजे अतिशय जटिल भाग तयार करण्याची क्षमता.जरी हे तंत्रज्ञान प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंगच्या उत्पादनाची गती पूर्णपणे प्राप्त करू शकत नाही, तरीही ते सामान्य लॅमिनेटेड संमिश्र सामग्रीच्या तुलनेत अधिक भौमितिक आकार प्रदान करते.प्लॅस्टिक इंजेक्शन मोल्डिंगच्या तुलनेत, ते लांब तंतूंना देखील अनुमती देते, ज्यामुळे सामग्री मजबूत होते.म्हणून, मोल्डिंग हे प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग आणि लॅमिनेटेड कंपोझिट मटेरियल मॅन्युफॅक्चरिंगमधील मधले ग्राउंड म्हणून पाहिले जाऊ शकते.

1.1 SMC तयार करण्याची प्रक्रिया
SMC हे शीट मेटल तयार करणाऱ्या संमिश्र सामग्रीचे संक्षेप आहे, म्हणजेच शीट मेटल तयार करणारे संमिश्र साहित्य.मुख्य कच्चा माल एसएमसी स्पेशल यार्न, असंतृप्त राळ, कमी संकोचन जोडणारे, फिलर्स आणि विविध ऍडिटीव्ह्सचा बनलेला असतो.1960 च्या सुरुवातीस, ते प्रथम युरोपमध्ये दिसले.1965 च्या सुमारास, युनायटेड स्टेट्स आणि जपानने हे तंत्रज्ञान सलग विकसित केले.1980 च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, चीनने परदेशातून प्रगत SMC उत्पादन लाइन आणि प्रक्रिया सुरू केल्या.एसएमसीचे फायदे आहेत जसे की उत्कृष्ट विद्युत कार्यप्रदर्शन, गंज प्रतिकार, हलके वजन आणि साधी आणि लवचिक अभियांत्रिकी रचना.त्याचे यांत्रिक गुणधर्म विशिष्ट धातूच्या सामग्रीशी तुलना करता येऊ शकतात, म्हणून ते वाहतूक, बांधकाम, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी यासारख्या उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

1.2 BMC निर्मिती प्रक्रिया
1961 मध्ये, जर्मनीतील बायर एजीने विकसित केलेले असंतृप्त रेझिन शीट मोल्डिंग कंपाऊंड (SMC) लाँच करण्यात आले.1960 च्या दशकात, बल्क मोल्डिंग कंपाउंड (BMC) चा प्रचार केला जाऊ लागला, ज्याला युरोपमध्ये DMC (डफ मोल्डिंग कंपाऊंड) असेही म्हणतात, जे त्याच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात (1950 चे दशक) घट्ट झाले नव्हते;अमेरिकन व्याख्येनुसार, बीएमसी ही जाड बीएमसी आहे.युरोपियन तंत्रज्ञान स्वीकारल्यानंतर, जपानने BMC च्या अनुप्रयोगात आणि विकासामध्ये लक्षणीय यश मिळवले आहे आणि 1980 च्या दशकापर्यंत, तंत्रज्ञान खूप परिपक्व झाले होते.आतापर्यंत, BMC मध्ये वापरलेले मॅट्रिक्स हे असंतृप्त पॉलिस्टर राळ आहे.

बीएमसी थर्मोसेटिंग प्लास्टिकची आहे.सामग्रीच्या वैशिष्ट्यांवर आधारित, इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनच्या सामग्री बॅरलचे तापमान सामग्रीचा प्रवाह सुलभ करण्यासाठी खूप जास्त नसावे.म्हणून, बीएमसीच्या इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रियेत, मटेरियल बॅरलचे तापमान नियंत्रित करणे खूप महत्वाचे आहे, आणि फीडिंग विभागापासून इष्टतम तापमान प्राप्त करण्यासाठी, तापमानाची योग्यता सुनिश्चित करण्यासाठी एक नियंत्रण प्रणाली असणे आवश्यक आहे. नोजल

1.3 Polycyclopentadiene (PDCPD) मोल्डिंग
Polycyclopentadiene (PDCPD) मोल्डिंग हे प्रबलित प्लॅस्टिकऐवजी मुख्यतः शुद्ध मॅट्रिक्स असते.PDCPD मोल्डिंग प्रक्रिया तत्त्व, जे 1984 मध्ये उदयास आले, ते पॉलीयुरेथेन (PU) मोल्डिंग सारख्याच श्रेणीचे आहे आणि ते प्रथम युनायटेड स्टेट्स आणि जपानने विकसित केले होते.
Telene, जपानी कंपनी Zeon Corporation (Bondues, France मध्ये स्थित) ची उपकंपनी, PDCPD आणि त्याच्या व्यावसायिक ऑपरेशन्सच्या संशोधन आणि विकासामध्ये मोठे यश मिळवले आहे.
RIM मोल्डिंग प्रक्रिया स्वतःच स्वयंचलित करणे सोपे आहे आणि FRP फवारणी, RTM किंवा SMC सारख्या प्रक्रियेच्या तुलनेत कमी मजूर खर्च आहे.PDCPD RIM द्वारे वापरलेला साचा खर्च SMC पेक्षा खूपच कमी आहे.उदाहरणार्थ, Kenworth W900L चे इंजिन हूड मोल्ड निकेल शेल आणि कास्ट ॲल्युमिनियम कोर वापरते, कमी घनतेचे रेझिन केवळ 1.03 च्या विशिष्ट गुरुत्वाकर्षणासह, जे केवळ खर्च कमी करत नाही तर वजन देखील कमी करते.

1.4 फायबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक संमिश्र सामग्रीची थेट ऑनलाइन निर्मिती (LFT-D)
1990 च्या सुमारास, LFT (लाँग फायबर रिइन्फोर्स्ड थर्मोप्लास्टिक डायरेक्ट) युरोप आणि अमेरिकेत बाजारात आणले गेले.युनायटेड स्टेट्समधील CPI कंपनी ही डायरेक्ट इन लाईन कंपोजिट लाँग फायबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक मोल्डिंग उपकरणे आणि संबंधित तंत्रज्ञान (LFT-D, डायरेक्ट इन लाइन मिक्सिंग) विकसित करणारी जगातील पहिली कंपनी आहे.हे 1991 मध्ये व्यावसायिक ऑपरेशनमध्ये दाखल झाले आणि या क्षेत्रातील जागतिक आघाडीवर आहे.Diffenbarcher, एक जर्मन कंपनी 1989 पासून LFT-D तंत्रज्ञानावर संशोधन करत आहे. सध्या प्रामुख्याने LFT D, Tailored LFT (ज्या संरचनात्मक ताणावर आधारित स्थानिक मजबुतीकरण साध्य करू शकतात), आणि Advanced Surface LFT-D (दृश्यमान पृष्ठभाग, उच्च पृष्ठभाग) आहेत. गुणवत्ता) तंत्रज्ञान.उत्पादन लाइनच्या दृष्टीकोनातून, डिफेनबॅर्चरच्या प्रेसची पातळी खूप जास्त आहे.जर्मन कोपरेशन कंपनीची डी-एलएफटी एक्सट्रूझन सिस्टीम आंतरराष्ट्रीय स्तरावर आघाडीवर आहे.

1.5 मोल्डलेस कास्टिंग मॅन्युफॅक्चरिंग टेक्नॉलॉजी (PCM)
पीसीएम (पॅटर्न लेस कास्टिंग मॅन्युफॅक्चरिंग) सिंघुआ विद्यापीठाच्या लेझर रॅपिड प्रोटोटाइपिंग सेंटरने विकसित केले आहे.जलद प्रोटोटाइपिंग तंत्रज्ञान पारंपारिक रेझिन वाळू कास्टिंग प्रक्रियेवर लागू केले जावे.प्रथम, CAD मॉडेलच्या भागातून कास्टिंग CAD मॉडेल मिळवा.कास्टिंग CAD मॉडेलची STL फाइल क्रॉस-सेक्शनल प्रोफाइल माहिती मिळविण्यासाठी स्तरित केली जाते, जी नंतर नियंत्रण माहिती व्युत्पन्न करण्यासाठी वापरली जाते.मोल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान, पहिले नोझल संगणक नियंत्रणाद्वारे वाळूच्या प्रत्येक थरावर अचूकपणे चिकटते, तर दुसरे नोझल त्याच मार्गावर उत्प्रेरक फवारते.दोघांमध्ये बॉन्डिंग रिॲक्शन होते, वाळूचा थर थराने घट्ट होतो आणि एक ढीग तयार होतो.ज्या भागात चिकट आणि उत्प्रेरक एकत्र काम करतात त्या भागातील वाळू एकत्र घट्ट होते, तर इतर भागातील वाळू दाणेदार अवस्थेत राहते.एक थर बरा केल्यावर, पुढचा थर बॉन्ड केला जातो आणि सर्व थर जोडल्यानंतर, एक अवकाशीय अस्तित्व प्राप्त होते.मूळ वाळू अजूनही कोरडी वाळू आहे जेथे चिकटपणाची फवारणी केली जात नाही, ज्यामुळे ती काढणे सोपे होते.मधोमध न काढलेली कोरडी वाळू साफ करून, विशिष्ट भिंतीची जाडी असलेला कास्टिंग मोल्ड मिळवता येतो.वाळूच्या साच्याच्या आतील पृष्ठभागावर पेंट लावल्यानंतर किंवा गर्भधारणा केल्यानंतर, ते धातू ओतण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.

पीसीएम प्रक्रियेचा क्यूरिंग तापमान बिंदू साधारणतः 170 डिग्री सेल्सियस असतो.पीसीएम प्रक्रियेत वापरलेली वास्तविक कोल्ड लेइंग आणि कोल्ड स्ट्रिपिंग मोल्डिंगपेक्षा वेगळी आहे.कोल्ड लेइंग आणि कोल्ड स्ट्रिपिंगमध्ये साचा थंड असताना उत्पादनाच्या संरचनेच्या आवश्यकतांनुसार हळूहळू प्रीप्रेग घालणे आणि नंतर बिछाना पूर्ण झाल्यानंतर फॉर्मिंग प्रेससह मोल्ड बंद करणे आणि विशिष्ट दाब प्रदान करणे समाविष्ट आहे.यावेळी, मोल्ड तापमान मशीन वापरून साचा गरम केला जातो, खोलीच्या तापमानावरून तापमान 170 ℃ पर्यंत वाढवण्याची नेहमीची प्रक्रिया असते आणि हीटिंग रेट वेगवेगळ्या उत्पादनांनुसार समायोजित करणे आवश्यक असते.त्यापैकी बहुतेक या प्लास्टिकचे बनलेले आहेत.जेव्हा मोल्डचे तापमान सेट तापमानापर्यंत पोहोचते तेव्हा उच्च तापमानात उत्पादन बरे करण्यासाठी इन्सुलेशन आणि दाब संरक्षण केले जाते.क्युरींग पूर्ण झाल्यानंतर, मोल्ड तापमानाला सामान्य तापमानापर्यंत थंड करण्यासाठी मोल्ड टेम्परेचर मशीन वापरणे देखील आवश्यक आहे, आणि हीटिंग रेट देखील 3-5 ℃/मिनिटावर सेट केला जातो, नंतर मोल्ड उघडणे आणि भाग काढणे सुरू ठेवा.

2. द्रव तयार करण्याचे तंत्रज्ञान
लिक्विड फॉर्मिंग टेक्नॉलॉजी (एलसीएम) संमिश्र मटेरियल फॉर्मिंग तंत्रज्ञानाच्या मालिकेचा संदर्भ देते जे प्रथम कोरड्या फायबर प्रीफॉर्म्सला बंद मोल्ड पोकळीमध्ये ठेवते, नंतर मोल्ड बंद झाल्यानंतर मोल्ड पोकळीमध्ये द्रव राळ इंजेक्ट करते.दबावाखाली, राळ वाहते आणि तंतू भिजवते.हॉट प्रेसिंग कॅन फॉर्मिंग प्रक्रियेच्या तुलनेत, एलसीएमचे बरेच फायदे आहेत, जसे की उच्च मितीय अचूकता आणि जटिल स्वरूप असलेले भाग तयार करण्यासाठी योग्य;कमी उत्पादन खर्च आणि साधे ऑपरेशन.
विशेषत: अलिकडच्या वर्षांत विकसित झालेली उच्च-दाब RTM प्रक्रिया, HP-RTM (हाय प्रेशर रेझिन ट्रान्सफर मोल्डिंग), संक्षिप्त रूपात HP-RTM मोल्डिंग प्रक्रिया.फायबर रिइन्फोर्स्ड मटेरियल आणि प्री एम्बेडेड कंपोनेंट्ससह प्री-रेटेड व्हॅक्यूम सीलबंद मोल्डमध्ये राळ मिसळण्यासाठी आणि इंजेक्ट करण्यासाठी उच्च-दाबाचा वापर करून मोल्डिंग प्रक्रियेचा संदर्भ देते आणि नंतर राळ प्रवाह भरणे, गर्भाधान, क्युरिंग आणि डिमोल्डिंगद्वारे मिश्रित सामग्रीची उत्पादने मिळवणे. .इंजेक्शनचा वेळ कमी करून, उच्च फायबर सामग्री आणि उच्च-कार्यक्षमता भागांचे उत्पादन साध्य करून, विमान वाहतूक संरचनात्मक घटकांच्या उत्पादनाची वेळ दहा मिनिटांत नियंत्रित करणे अपेक्षित आहे.
HP-RTM फॉर्मिंग प्रक्रिया ही एक संमिश्र सामग्री बनवण्याच्या प्रक्रियेपैकी एक आहे जी बहुविध उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते.पारंपारिक RTM प्रक्रियेच्या तुलनेत कमी किमतीचे, लहान सायकल, मोठ्या प्रमाणात उत्पादन आणि उच्च-गुणवत्तेचे उत्पादन (चांगल्या पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेसह) साध्य करण्याच्या शक्यतेमध्ये त्याचे फायदे आहेत.ऑटोमोटिव्ह उत्पादन, जहाजबांधणी, विमान निर्मिती, कृषी यंत्रसामग्री, रेल्वे वाहतूक, पवन ऊर्जा निर्मिती, क्रीडा वस्तू इत्यादी विविध उद्योगांमध्ये याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

3. थर्मोप्लास्टिक संमिश्र साहित्य निर्मिती तंत्रज्ञान
अलिकडच्या वर्षांत, थर्मोप्लास्टिक संमिश्र सामग्री उच्च प्रभाव प्रतिरोधकता, उच्च कडकपणा, उच्च नुकसान सहनशीलता आणि चांगली उष्णता प्रतिरोधकता या त्यांच्या फायद्यांमुळे, देशांतर्गत आणि आंतरराष्ट्रीय स्तरावर संयुक्त सामग्री उत्पादनाच्या क्षेत्रात संशोधनाचे केंद्र बनले आहे.थर्मोप्लास्टिक संमिश्र सामग्रीसह वेल्डिंगमुळे विमानाच्या संरचनेत रिव्हेट आणि बोल्ट कनेक्शनची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकते, उत्पादन कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारते आणि उत्पादन खर्च कमी होतो.एअरफ्रेम कॉलिन्स एरोस्पेस, एअरक्राफ्ट स्ट्रक्चर्सचा प्रथम श्रेणीचा पुरवठादार यांच्या मते, नॉन हॉट प्रेस्ड वेल्डेबल थर्मोप्लास्टिक स्ट्रक्चर्स तयार करू शकतात ज्यामध्ये मेटल आणि थर्मोसेटिंग कंपोझिट घटकांच्या तुलनेत उत्पादन चक्र 80% कमी करण्याची क्षमता असते.
सर्वात योग्य प्रमाणात सामग्रीचा वापर, सर्वात किफायतशीर प्रक्रियेची निवड, योग्य भागांमध्ये उत्पादनांचा वापर, पूर्वनिश्चित डिझाइन उद्दिष्टे साध्य करणे आणि उत्पादनांच्या आदर्श कार्यक्षमतेच्या किमतीचे गुणोत्तर साध्य करणे ही नेहमीच दिशा असते. संमिश्र साहित्य अभ्यासकांसाठी प्रयत्नांचे.मला विश्वास आहे की उत्पादन डिझाइन गरजा पूर्ण करण्यासाठी भविष्यात अधिक मोल्डिंग प्रक्रिया विकसित केल्या जातील.