Ilgas pluošto įpurškimas (LFI) yra naujas poliuretano formavimo procesas pastaraisiais metais sėkmingai. Procesas turi didelių automatizavimo, trumpojo liejimo ciklo, lengvų ir mažų gamybos išlaidų pranašumus.
Automobilių pramonėje LFI procesas pirmiausia buvo naudojamas gaminant konstrukcines ir pusiau struktūrines plokštės, tokias kaip stogo komponentai. Remiantis pranešimais, sportinio automobilio LFI poliuretano stogas yra 20% lengvesnis už plieninį stogą ir daugiau nei dvigubai didesnis nei aliuminio stogas ar kitas stiklo pluošto stogas. Be to, LFI poliuretano kompozicinės medžiagos taip pat naudojamos žemės ūkio ir komercinių transporto priemonių pramonėje, pavyzdžiui, traktorių dangteliai, sunkiųjų sunkvežimių plokštės, buldozerio kėbulo plokštės, autobusų bagažo lentynos ir kt.
Pastaraisiais metais kompozitų ekspertai iš privačios pramonės, karinių ir tyrimų institucijų bendradarbiavo, norėdami ištirti, ar LFI procesas taip pat gali būti naudojamas gaminant anglies pluošto formines sudėtines (CFRP) dalis, reikalingas aukštos kokybės medžiagų rintoms, tokioms kaip aviacijos ir kosmoso sritis , Masinės gamybos įgalinimas mažesnėmis sąnaudomis. Tyrimą nuo 2022 m. Finansavo JAV oro pajėgų tyrimų laboratorija (AFRL), o dalyviai apima AFRL gamybos, pramonės technologijos ir energetikos padalijimą, pagrindinį rangovą Lockheed Martin, Įrangos gamintojas Kraussmaffei ir Deitono universiteto tyrimų institutas (UDRI) .
Anglies pluošto kompozicinių komponentų gamybos procesas, šiuo metu naudojamas aviacijos ir kosmoso srityje, yra ilgas ir daug darbo reikalaujantis, o paprastai turi anglies pluošto priešpriešą rankiniu būdu dedamas ant vienpusio įrankio, pritvirtintas ir susukamas į autoklavą visą dieną kietėjant. Priešingai, LFI procesas yra greitas, efektyvus ir automatizuotas. LFI procesas pirmiausia supjausto stiklo pluoštą iki norimo ilgio, susmulkintas pluoštas sumaišomas su dviejų komponentų skysta derva, po to purškiama į įkaitintą atvirą formą ir galiausiai sukietėja esant silpnai ugniai ir slėgiui. Visas procesas yra vienas iš pigiausių, mažiausiai atliekų metodų, skirtų kompozicinėms medžiagoms gaminti, ir gali užtrukti nuo kelių minučių iki kelių valandų, atsižvelgiant į dalies sudėtingumą.
Pirmoji svarbi problema, su kuria susidūrė komanda, buvo anglies pluošto laipsnis, kuris turi būti pakankamai išsklaidytas, kad sumaišymo metu būtų vienodai išsisklaidžiusi dervoje, ir jie nustatė, kad „Zoltek“ didelė vilkiko pluoštas suteikė geriausias mechanines savybes ir degalų savybes. Tyrėjai pirmiausia suskaidė didelius 50 K. anglies pluošto pluoštus į mažesnius 2K - 3K pluoštus, o paskui iš naujo supjaustė šiuos ryšulius atgal į 50K pluoštus. Kai LFI galvoje supjaustomas pjūvis, juos lengva išsiaiškinti.
Taip pat pagrindinis dėmesys skiriamas tinkamos dervos pasirinkimui. Tyrimo komanda panaudojo „Covestro“ poliuretano dervos sistemą, kuri yra specialiai sukurta siekiant sumažinti galutinio kietinto skydelio tankį, koreguodama maišymo metodą, kad būtų sumažinta arba pašalinama galimas tuštumos kiekis.
Kalbant apie perdirbimo įrangą, tyrėjai analizuoja kelis kintamuosius, įskaitant pjovimo greitį, pluošto ilgį, pluošto/polimero santykį, oro slėgį, presavimo laiką, pelėsių dizainą ir pelėsių temperatūrą, viena iš svarbių problemų yra ypač anglies pluošto apdorojimo pajėgumas, ypač Pjovimo mašinos ašmenys ir būgnai, kurie gali gauti geresnių pjovimo rezultatų po pjovimo ašmenų atnaujinimo.
Tyrimo komanda planuoja iki 2025 m. Pabaigoje surengti dvi su aviacijos ir kosmosu susijusias gamybos demonstracijas, naudodama LFI/ anglies pluošto technologiją. Nors šiuo metu naudojama aukštos kokybės poliuretano dervos sistema, komanda nori naudoti epoksidinę derva, nes ji siūlo geresnį našumą. Tačiau tam reikės didelių LFI aparatūros sistemos pakeitimų, ir šiuo metu šioms sąnaudoms padengti nepakanka lėšų.
Šis bendradarbiavimo tyrimų projektas gali skatinti visos kompozicinių medžiagų pramonės plėtrą. Šių įmonių naujovių panaudojimas pigių kompozicinių procesų naujovėse galėtų pagreitinti originalios „Aerospace“ įrangos gamintojus (OEM), tokius kaip „Lockheed Martin“, kad rastų naujos kartos orlaivių gamybos sprendimus.