मिश्रित सामग्रियों के लिए रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी का अवलोकन

वर्तमान में, मिश्रित सामग्री संरचनाओं के लिए कई विनिर्माण प्रक्रियाएं हैं, जिन्हें विभिन्न संरचनाओं के उत्पादन और विनिर्माण पर लागू किया जा सकता है।हालाँकि, विमानन उद्योग, विशेष रूप से नागरिक विमान की औद्योगिक उत्पादन दक्षता और उत्पादन लागत को ध्यान में रखते हुए, समय और लागत को कम करने के लिए इलाज प्रक्रिया में सुधार करना जरूरी है।रैपिड प्रोटोटाइपिंग असतत और स्टैक्ड फॉर्मिंग के सिद्धांतों पर आधारित एक नई विनिर्माण विधि है, जो कम लागत वाली रैपिड प्रोटोटाइप तकनीक है।सामान्य प्रौद्योगिकियों में संपीड़न मोल्डिंग, तरल निर्माण और थर्मोप्लास्टिक मिश्रित सामग्री बनाना शामिल हैं।

1. मोल्ड प्रेसिंग रैपिड प्रोटोटाइप तकनीक
मोल्डिंग की रैपिड प्रोटोटाइपिंग तकनीक एक ऐसी प्रक्रिया है जो मोल्डिंग मोल्ड में पहले से रखे गए प्रीप्रेग ब्लैंक को रखती है, और मोल्ड बंद होने के बाद, ब्लैंक को हीटिंग और दबाव के माध्यम से कॉम्पैक्ट और ठोस किया जाता है।मोल्डिंग की गति तेज़ है, उत्पाद का आकार सटीक है, और मोल्डिंग की गुणवत्ता स्थिर और एक समान है।स्वचालन तकनीक के साथ मिलकर, यह नागरिक उड्डयन के क्षेत्र में कार्बन फाइबर मिश्रित संरचनात्मक घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन, स्वचालन और कम लागत वाले विनिर्माण को प्राप्त कर सकता है।

मोल्डिंग चरण:
① एक उच्च शक्ति वाला धातु का सांचा प्राप्त करें जो उत्पादन के लिए आवश्यक भागों के आयामों से मेल खाता हो, और फिर सांचे को एक प्रेस में स्थापित करें और इसे गर्म करें।
② आवश्यक मिश्रित सामग्री को सांचे के आकार में तैयार करें।प्रीफॉर्मिंग एक महत्वपूर्ण कदम है जो तैयार भागों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद करता है।
③ पहले से बने भागों को गर्म सांचे में डालें।फिर मोल्ड को बहुत उच्च दबाव पर संपीड़ित करें, आमतौर पर 800psi से 2000psi तक (भाग की मोटाई और प्रयुक्त सामग्री के प्रकार के आधार पर)।
④ दबाव छोड़ने के बाद, भाग को सांचे से हटा दें और किसी भी गड़गड़ाहट को हटा दें।

मोल्डिंग के लाभ:
विभिन्न कारणों से, मोल्डिंग एक लोकप्रिय तकनीक है।इसके लोकप्रिय होने का एक कारण यह है कि इसमें उन्नत मिश्रित सामग्रियों का उपयोग किया जाता है।धातु भागों की तुलना में, ये सामग्रियां अक्सर मजबूत, हल्की और अधिक संक्षारण प्रतिरोधी होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर यांत्रिक गुणों वाली वस्तुएं प्राप्त होती हैं।
मोल्डिंग का एक अन्य लाभ इसकी बहुत जटिल भागों के निर्माण की क्षमता है।हालाँकि यह तकनीक प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग की उत्पादन गति को पूरी तरह से प्राप्त नहीं कर सकती है, लेकिन यह विशिष्ट लेमिनेटेड मिश्रित सामग्रियों की तुलना में अधिक ज्यामितीय आकार प्रदान करती है।प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग की तुलना में, यह लंबे फाइबर की भी अनुमति देता है, जिससे सामग्री मजबूत हो जाती है।इसलिए, मोल्डिंग को प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग और लेमिनेटेड मिश्रित सामग्री निर्माण के बीच मध्य जमीन के रूप में देखा जा सकता है।

1.1 एसएमसी गठन प्रक्रिया
एसएमसी शीट मेटल फॉर्मिंग कंपोजिट मटेरियल का संक्षिप्त रूप है, यानी शीट मेटल फॉर्मिंग कंपोजिट मटेरियल।मुख्य कच्चा माल एसएमसी विशेष यार्न, असंतृप्त राल, कम संकोचन योजक, भराव और विभिन्न योजक से बना है।1960 के दशक की शुरुआत में, यह पहली बार यूरोप में दिखाई दिया।1965 के आसपास, संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान ने क्रमिक रूप से इस तकनीक को विकसित किया।1980 के दशक के अंत में, चीन ने विदेशों से उन्नत एसएमसी उत्पादन लाइनें और प्रक्रियाएं शुरू कीं।एसएमसी के पास बेहतर विद्युत प्रदर्शन, संक्षारण प्रतिरोध, हल्के वजन और सरल और लचीली इंजीनियरिंग डिजाइन जैसे फायदे हैं।इसके यांत्रिक गुणों की तुलना कुछ धातु सामग्रियों से की जा सकती है, इसलिए इसका व्यापक रूप से परिवहन, निर्माण, इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग जैसे उद्योगों में उपयोग किया जाता है।

1.2 बीएमसी गठन प्रक्रिया
1961 में, जर्मनी में बायर एजी द्वारा विकसित असंतृप्त राल शीट मोल्डिंग कंपाउंड (एसएमसी) लॉन्च किया गया था।1960 के दशक में, बल्क मोल्डिंग कंपाउंड (बीएमसी) को बढ़ावा दिया जाने लगा, जिसे यूरोप में डीएमसी (आटा मोल्डिंग कंपाउंड) के रूप में भी जाना जाता है, जो अपने शुरुआती चरण (1950 के दशक) में गाढ़ा नहीं हुआ था;अमेरिकी परिभाषा के अनुसार, बीएमसी एक गाढ़ा बीएमसी है।यूरोपीय प्रौद्योगिकी को स्वीकार करने के बाद, जापान ने बीएमसी के अनुप्रयोग और विकास में महत्वपूर्ण उपलब्धियाँ हासिल कीं और 1980 के दशक तक, प्रौद्योगिकी बहुत परिपक्व हो गई थी।अब तक, बीएमसी में उपयोग किया जाने वाला मैट्रिक्स असंतृप्त पॉलिएस्टर राल रहा है।

बीएमसी थर्मोसेटिंग प्लास्टिक से संबंधित है।सामग्री विशेषताओं के आधार पर, सामग्री प्रवाह को सुविधाजनक बनाने के लिए इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन की सामग्री बैरल का तापमान बहुत अधिक नहीं होना चाहिए।इसलिए, बीएमसी की इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया में, सामग्री बैरल के तापमान को नियंत्रित करना बहुत महत्वपूर्ण है, और फीडिंग सेक्शन से इष्टतम तापमान प्राप्त करने के लिए तापमान की उपयुक्तता सुनिश्चित करने के लिए एक नियंत्रण प्रणाली होनी चाहिए। नोक.

1.3 पॉलीसाइक्लोपेंटैडीन (पीडीसीपीडी) मोल्डिंग
पॉलीसाइक्लोपेंटैडीन (पीडीसीपीडी) मोल्डिंग प्रबलित प्लास्टिक के बजाय ज्यादातर शुद्ध मैट्रिक्स है।पीडीसीपीडी मोल्डिंग प्रक्रिया सिद्धांत, जो 1984 में उभरा, पॉलीयूरेथेन (पीयू) मोल्डिंग के समान श्रेणी से संबंधित है, और पहली बार संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान द्वारा विकसित किया गया था।
जापानी कंपनी ज़ेऑन कॉर्पोरेशन (बॉन्ड्यूज़, फ्रांस में स्थित) की सहायक कंपनी टेलीन ने पीडीसीपीडी और इसके वाणिज्यिक संचालन के अनुसंधान और विकास में बड़ी सफलता हासिल की है।
एफआरपी छिड़काव, आरटीएम, या एसएमसी जैसी प्रक्रियाओं की तुलना में आरआईएम मोल्डिंग प्रक्रिया को स्वचालित करना आसान है और इसमें श्रम लागत कम है।पीडीसीपीडी आरआईएम द्वारा उपयोग की जाने वाली मोल्ड लागत एसएमसी की तुलना में बहुत कम है।उदाहरण के लिए, केनवर्थ W900L का इंजन हुड मोल्ड केवल 1.03 के विशिष्ट गुरुत्व के साथ कम घनत्व वाले राल के साथ एक निकल शेल और कास्ट एल्यूमीनियम कोर का उपयोग करता है, जो न केवल लागत कम करता है बल्कि वजन भी कम करता है।

1.4 फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक मिश्रित सामग्री (एलएफटी-डी) का प्रत्यक्ष ऑनलाइन निर्माण
1990 के आसपास, एलएफटी (लॉन्ग फाइबर रीइन्फोर्स्ड थर्मोप्लास्टिक्स डायरेक्ट) को यूरोप और अमेरिका के बाजार में पेश किया गया था।संयुक्त राज्य अमेरिका में सीपीआई कंपनी डायरेक्ट इन लाइन कंपोजिट लंबे फाइबर प्रबलित थर्मोप्लास्टिक मोल्डिंग उपकरण और संबंधित तकनीक (एलएफटी-डी, डायरेक्ट इन लाइन मिक्सिंग) विकसित करने वाली दुनिया की पहली कंपनी है।इसने 1991 में वाणिज्यिक परिचालन में प्रवेश किया और इस क्षेत्र में वैश्विक नेता है।जर्मन कंपनी डिफेनबार्चर 1989 से एलएफटी-डी तकनीक पर शोध कर रही है। वर्तमान में, मुख्य रूप से एलएफटी डी, टेलर्ड एलएफटी (जो संरचनात्मक तनाव के आधार पर स्थानीय सुदृढीकरण प्राप्त कर सकते हैं), और उन्नत सतह एलएफटी-डी (दृश्य सतह, उच्च सतह) हैं। गुणवत्ता) प्रौद्योगिकियाँ।उत्पादन लाइन के नजरिए से डिफेंबरचर की प्रेस का स्तर बहुत ऊंचा है।जर्मन कोऑपरेशन कंपनी का डी-एलएफटी एक्सट्रूज़न सिस्टम अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अग्रणी स्थान पर है।

1.5 मोल्डलेस कास्टिंग विनिर्माण प्रौद्योगिकी (पीसीएम)
पीसीएम (पैटर्न रहित कास्टिंग विनिर्माण) सिंघुआ विश्वविद्यालय के लेजर रैपिड प्रोटोटाइपिंग सेंटर द्वारा विकसित किया गया है।रैपिड प्रोटोटाइप तकनीक को पारंपरिक राल रेत कास्टिंग प्रक्रियाओं पर लागू किया जाना चाहिए।सबसे पहले, पार्ट सीएडी मॉडल से कास्टिंग सीएडी मॉडल प्राप्त करें।कास्टिंग सीएडी मॉडल की एसटीएल फ़ाइल को क्रॉस-सेक्शनल प्रोफ़ाइल जानकारी प्राप्त करने के लिए स्तरित किया जाता है, जिसका उपयोग नियंत्रण जानकारी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, पहला नोजल कंप्यूटर नियंत्रण द्वारा रेत की प्रत्येक परत पर चिपकने वाले पदार्थ का सटीक छिड़काव करता है, जबकि दूसरा नोजल उसी पथ पर उत्प्रेरक का छिड़काव करता है।दोनों एक बंधन प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, रेत की परत दर परत जमती है और ढेर बन जाती है।जिस क्षेत्र में चिपकने वाला और उत्प्रेरक एक साथ काम करते हैं, वहां की रेत एक साथ जम जाती है, जबकि अन्य क्षेत्रों में रेत दानेदार अवस्था में रहती है।एक परत को ठीक करने के बाद, अगली परत को जोड़ा जाता है, और सभी परतों को जोड़ने के बाद, एक स्थानिक इकाई प्राप्त की जाती है।मूल रेत अभी भी उन क्षेत्रों में सूखी रेत है जहां चिपकने वाला छिड़काव नहीं किया जाता है, जिससे इसे निकालना आसान हो जाता है।बीच की कच्ची सूखी रेत को साफ करके, एक निश्चित दीवार मोटाई वाला कास्टिंग मोल्ड प्राप्त किया जा सकता है।रेत के सांचे की भीतरी सतह पर पेंट लगाने या लगाने के बाद इसका उपयोग धातु डालने के लिए किया जा सकता है।

पीसीएम प्रक्रिया का इलाज तापमान बिंदु आमतौर पर 170 ℃ के आसपास होता है।पीसीएम प्रक्रिया में उपयोग की जाने वाली वास्तविक कोल्ड बिछाने और कोल्ड स्ट्रिपिंग मोल्डिंग से भिन्न होती है।कोल्ड बिछाने और कोल्ड स्ट्रिपिंग में उत्पाद संरचना आवश्यकताओं के अनुसार मोल्ड पर प्रीप्रेग को धीरे-धीरे रखना शामिल होता है जब मोल्ड ठंडे सिरे पर होता है, और फिर एक निश्चित दबाव प्रदान करने के लिए बिछाने के पूरा होने के बाद फॉर्मिंग प्रेस के साथ मोल्ड को बंद करना होता है।इस समय, मोल्ड को मोल्ड तापमान मशीन का उपयोग करके गर्म किया जाता है, सामान्य प्रक्रिया तापमान को कमरे के तापमान से 170 ℃ तक बढ़ाना है, और हीटिंग दर को विभिन्न उत्पादों के अनुसार समायोजित करने की आवश्यकता होती है।उनमें से अधिकतर इसी प्लास्टिक से बने होते हैं।जब मोल्ड का तापमान निर्धारित तापमान तक पहुंच जाता है, तो उत्पाद को उच्च तापमान पर ठीक करने के लिए इन्सुलेशन और दबाव संरक्षण किया जाता है।इलाज पूरा होने के बाद, मोल्ड तापमान को सामान्य तापमान तक ठंडा करने के लिए मोल्ड तापमान मशीन का उपयोग करना भी आवश्यक है, और हीटिंग दर भी 3-5 ℃/मिनट पर सेट की जाती है, फिर मोल्ड खोलने और भाग निष्कर्षण के साथ आगे बढ़ें।

2. तरल बनाने की तकनीक
तरल बनाने की तकनीक (एलसीएम) समग्र सामग्री बनाने वाली प्रौद्योगिकियों की एक श्रृंखला को संदर्भित करती है जो पहले सूखे फाइबर प्रीफॉर्म को एक बंद मोल्ड गुहा में रखती है, फिर मोल्ड बंद होने के बाद तरल राल को मोल्ड गुहा में इंजेक्ट करती है।दबाव में, राल बहती है और रेशों को सोख लेती है।हॉट प्रेसिंग कैन बनाने की प्रक्रिया की तुलना में, एलसीएम के कई फायदे हैं, जैसे उच्च आयामी सटीकता और जटिल उपस्थिति वाले भागों के निर्माण के लिए उपयुक्त होना;कम विनिर्माण लागत और सरल संचालन।
विशेष रूप से हाल के वर्षों में विकसित उच्च दबाव आरटीएम प्रक्रिया, एचपी-आरटीएम (हाई प्रेशर रेजिन ट्रांसफर मोल्डिंग), जिसे संक्षेप में एचपी-आरटीएम मोल्डिंग प्रक्रिया कहा जाता है।यह फाइबर प्रबलित सामग्री और पूर्व एम्बेडेड घटकों के साथ पहले से रखे गए वैक्यूम सीलबंद मोल्ड में राल को मिश्रित करने और इंजेक्ट करने के लिए उच्च दबाव दबाव का उपयोग करने की मोल्डिंग प्रक्रिया को संदर्भित करता है, और फिर राल प्रवाह भरने, संसेचन, इलाज और डिमोल्डिंग के माध्यम से समग्र सामग्री उत्पादों को प्राप्त करता है। .इंजेक्शन के समय को कम करके, विमानन संरचनात्मक घटकों के निर्माण समय को दसियों मिनट के भीतर नियंत्रित करने, उच्च फाइबर सामग्री और उच्च प्रदर्शन वाले भागों के निर्माण को प्राप्त करने की उम्मीद है।
एचपी-आरटीएम बनाने की प्रक्रिया कई उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली मिश्रित सामग्री बनाने की प्रक्रियाओं में से एक है।इसके फायदे पारंपरिक आरटीएम प्रक्रियाओं की तुलना में कम लागत, लघु चक्र, बड़े पैमाने पर उत्पादन और उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादन (अच्छी सतह गुणवत्ता के साथ) प्राप्त करने की संभावना में निहित हैं।इसका व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों जैसे ऑटोमोटिव विनिर्माण, जहाज निर्माण, विमान निर्माण, कृषि मशीनरी, रेलवे परिवहन, पवन ऊर्जा उत्पादन, खेल के सामान आदि में उपयोग किया जाता है।

3. थर्माप्लास्टिक मिश्रित सामग्री बनाने की तकनीक
हाल के वर्षों में, थर्मोप्लास्टिक मिश्रित सामग्री उच्च प्रभाव प्रतिरोध, उच्च क्रूरता, उच्च क्षति सहनशीलता और अच्छी गर्मी प्रतिरोध के अपने फायदे के कारण, घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मिश्रित सामग्री निर्माण के क्षेत्र में एक अनुसंधान हॉटस्पॉट बन गई है।थर्मोप्लास्टिक मिश्रित सामग्रियों के साथ वेल्डिंग विमान संरचनाओं में कीलक और बोल्ट कनेक्शन की संख्या को काफी कम कर सकती है, जिससे उत्पादन दक्षता में काफी सुधार होता है और उत्पादन लागत कम हो जाती है।विमान संरचनाओं के प्रथम श्रेणी आपूर्तिकर्ता, एयरफ्रेम कोलिन्स एयरोस्पेस के अनुसार, गैर गर्म दबाए गए वेल्डेबल थर्मोप्लास्टिक संरचनाओं में धातु और थर्मोसेटिंग मिश्रित घटकों की तुलना में विनिर्माण चक्र को 80% तक छोटा करने की क्षमता होती है।
सबसे उपयुक्त मात्रा में सामग्रियों का उपयोग, सबसे किफायती प्रक्रिया का चयन, उचित भागों में उत्पादों का उपयोग, पूर्व निर्धारित डिजाइन लक्ष्यों की उपलब्धि और उत्पादों के आदर्श प्रदर्शन लागत अनुपात की उपलब्धि हमेशा दिशा रही है। समग्र सामग्री अभ्यासकर्ताओं के लिए प्रयास।मेरा मानना ​​है कि उत्पादन डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए भविष्य में और अधिक मोल्डिंग प्रक्रियाएं विकसित की जाएंगी।