I løpet av de siste fire årene har forskerteamet ved Montana State University utviklet en innovativ metode for å produsere karbonfiber ved bruk av Stretch Break-metoden, ifølge en rapport fra Composites World 5. desember. Denne karbonfiberen er lettere å håndtere støping av flyets komplekse former og kan redusere produksjonskostnadene betydelig. Prosjektet ble finansiert av den amerikanske hæren med en total investering på 25,8 millioner dollar.
Montana State University sier at forskere har investert tungt i de relevante forskningsområdene og nå nærmer seg en stor milepæl. Forskere planlegger å validere småskala faktiske produksjonsevner før de industrialiserer teknologien fullstendig. Tradisjonell karbonfiber er mye brukt i romfart på grunn av sin høye styrke, lette vekt og holdbarhet. Men disse fibrene er ikke lett å bøye, så å lage en tett kurve som passer perfekt inn i et flys vinger krever komplekse og dyre produksjonsverktøy og ofte metallkonstruksjoner som hjelpestøtte, noe som koster det amerikanske militæret milliarder av dollar i året å vedlikeholde og reparere. I motsetning til dette er nye karbonfibermaterialer -- utviklet ved Montana State University -- hovedsakelig laget av nøyaktig strukket materialer, der noen fibre har brutt ned på naturlige svake punkter. Studier har vist at karbonfiber som "strekker og bryter" kan dannes med omtrent 8 ganger mer med omtrent samme intensitet. Dette betyr at materialer kan støpes med enklere utstyr uten hjelp av metallkonstruksjoner. Fordi fiberen er lettere å danne, forventer konservative å kutte produksjonskostnadene med en fjerdedel, sa forskerne. Selv om konseptet med å forbedre formbarheten til karbonfiber ved å ødelegge deler av strukturen hareksistert i flere tiår, har noen av metodene som ble brukt tidligere (som tilfeldige skjærematerialer, etc.) vist seg å bli brukt. Det vil redusere styrken til materialet betydelig. Ideen om strekkbrudd er heller ikke en nyere innovasjon, men til nå har det ikke vært noen effektiv måte å konsekvent og effektivt trekke brudd på en måte som kan utvides til industriell produksjon. Det kan sies at konseptet 'strekke ogbreaking' karbonfiber høres enkelt ut, men veldig vanskelig å kontrollere.
Forskerteamet ved Montana State University samarbeidet med mer enn 20 selskaper fra Montana for å designe og behandle et nytt strekkbruddverktøy kalt Bobcat Head. Når en flat tråd som inneholder tusenvis av karbonfibermonofilamenter passerer raskt gjennom en serie ruller, påføres presis kraft for å ødelegge de defekte fibrene. Forskere bemerket at bare rundt 2 prosent av fiberbrudd ble laget i et gitt område. Deretter analyserte forskerne egenskapene til det oppnådde materialet, bøyde fibrene etter "strekking og brudd" til komplekse former og fikserte dem med harpiks, med fokus på å teste hvor vanskelig det er å danne. Eksperimenter har vist at fiberen har de samme mekaniske egenskapene som materialet laget av kontinuerlige fibre, men er lettere å forme. Deretter planlegger forskerne å skalere opp produksjonen av denne "stretch-break" produksjonsenheten, og lanserer pilotdemonstrasjonsapplikasjoner for å validere dens evne til å brukes i faktisk produksjon. Dette vil legge grunnlaget for teknisk autorisasjon til luftfartsselskaper som produserer militære og sivile fly. Forskere sier de tror at materialet forventes å begynne å bli brukt i industrien i løpet av de neste årene. For øyeblikket har programmet fanget øyet til avanserte materialleverandører og romfartsprodusenter, og relevante forskere og ingeniører har kommet til Montana State University for å se materialene personlig og ivrige etter å få prøver av materialene levert av forskerteamet. Både romfartsprodusenter og materialleverandører har vist sterk interesse for forskningen og tror at når betingelser for bruk er på plass, vil det ha en betydelig innvirkning på produksjonen av romfartsutstyr, sa forskerne.
**Uttalelse: Noen av artiklene og bildene publisert i denne offentlige kontoen er fra Internett og brukes kun til utveksling og deling av sammensatt ekspertise og markedsinformasjon, ikke til kommersielle formål. Vennligst oppgi kilden for nytrykk. Hvis en person eller organisasjon er i tvil om ektheten eller nøyaktigheten til opphavsretten til artikkelen eller innholdet, vennligst kontakt oss så snart som mulig. Vi tar oss av det i tide.
