ชุดอุปกรณ์พกพาสามารถซ่อมแซมได้โดยใช้ไฟเบอร์กลาส/ไวนิลเอสเทอร์ที่รักษาด้วยแสงยูวีหรือคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีพรีเพร็กที่จัดเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและอุปกรณ์รักษาที่ใช้แบตเตอรี่ #การผลิตภายใน #โครงสร้างพื้นฐาน
การซ่อมแซมแผ่นพรีเพร็กที่บ่มด้วยแสงยูวี แม้ว่าการซ่อมแซมแผ่นพรีเพร็กคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีที่พัฒนาโดย Custom Technologies LLC สำหรับสะพานคอมโพสิตอินฟิลด์จะพิสูจน์แล้วว่าทำได้ง่ายและรวดเร็ว แต่การใช้เรซินไวนิลเอสเทอร์ที่บ่มด้วยแสงยูวีและเสริมด้วยไฟเบอร์กลาส Prepreg ได้พัฒนาระบบที่สะดวกยิ่งขึ้น แหล่งที่มาของภาพ: Custom Technologies LLC
สะพานแบบแยกส่วนได้ถือเป็นสินทรัพย์ที่สำคัญสำหรับปฏิบัติการทางยุทธวิธีทางทหารและการขนส่ง รวมถึงการฟื้นฟูโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งในช่วงที่เกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ ปัจจุบันมีการศึกษาวิจัยโครงสร้างแบบผสมเพื่อลดน้ำหนักของสะพานดังกล่าว ซึ่งจะช่วยลดภาระของยานพาหนะขนส่งและกลไกการปล่อยและการกู้คืน เมื่อเปรียบเทียบกับสะพานโลหะแล้ว วัสดุแบบผสมยังมีศักยภาพในการเพิ่มขีดความสามารถในการรับน้ำหนักและยืดอายุการใช้งานอีกด้วย
สะพานคอมโพสิตโมดูลาร์ขั้นสูง (AMCB) เป็นตัวอย่าง Seemann Composites LLC (กัลฟ์พอร์ต รัฐมิสซิสซิปปี้ สหรัฐอเมริกา) และ Materials Sciences LLC (ฮอร์แชม รัฐเพนซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา) ใช้ลามิเนตอีพอกซีเสริมใยคาร์บอน (รูปที่ 1) การออกแบบและการก่อสร้าง อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการซ่อมแซมโครงสร้างดังกล่าวในภาคสนามถือเป็นปัญหาที่ขัดขวางการนำวัสดุคอมโพสิตมาใช้
รูปที่ 1 สะพานคอมโพสิต สินทรัพย์สำคัญในสนาม Advanced Modular Composite Bridge (AMCB) ได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นโดย Seemann Composites LLC และ Materials Sciences LLC โดยใช้คอมโพสิตเรซินอีพอกซีเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ แหล่งที่มาของภาพ: Seeman Composites LLC (ซ้าย) และกองทัพบกสหรัฐ (ขวา)
ในปี 2016 Custom Technologies LLC (Millersville, MD, US) ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยนวัตกรรมธุรกิจขนาดเล็ก (SBIR) ระยะที่ 1 ที่ได้รับทุนจากกองทัพสหรัฐฯ เพื่อพัฒนาวิธีการซ่อมแซมที่ทหารสามารถดำเนินการได้สำเร็จในสถานที่จริง โดยทุนสนับสนุน SBIR ระยะที่ 2 ได้รับจากแนวทางนี้ในปี 2018 เพื่อจัดแสดงวัสดุใหม่และอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ แม้ว่าจะทำการแก้ไขโดยผู้ไม่มีประสบการณ์ซึ่งไม่ได้รับการฝึกอบรมมาก่อน ก็สามารถคืนความแข็งแรงของโครงสร้างได้ 90% หรือมากกว่านั้น ความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้ถูกกำหนดโดยการดำเนินการวิเคราะห์ การเลือกวัสดุ การผลิตชิ้นงาน และการทดสอบเชิงกล รวมถึงการซ่อมแซมขนาดเล็กและเต็มรูปแบบ
นักวิจัยหลักในสองขั้นตอนของ SBIR คือ Michael Bergen ผู้ก่อตั้งและประธานของ Custom Technologies LLC Bergen เกษียณจาก Carderock แห่ง Naval Surface Warfare Center (NSWC) และทำหน้าที่ในแผนกโครงสร้างและวัสดุเป็นเวลา 27 ปี โดยเขาดูแลการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีคอมโพสิตในกองเรือของกองทัพเรือสหรัฐ Dr. Roger Crane เข้าร่วม Custom Technologies ในปี 2015 หลังจากเกษียณจากกองทัพเรือสหรัฐในปี 2011 และรับใช้มาเป็นเวลา 32 ปี ความเชี่ยวชาญด้านวัสดุคอมโพสิตของเขารวมถึงสิ่งพิมพ์ทางเทคนิคและสิทธิบัตร ครอบคลุมหัวข้อต่างๆ เช่น วัสดุคอมโพสิตใหม่ การผลิตต้นแบบ วิธีการเชื่อมต่อ วัสดุคอมโพสิตแบบมัลติฟังก์ชัน การตรวจสอบสุขภาพโครงสร้าง และการฟื้นฟูวัสดุคอมโพสิต
ผู้เชี่ยวชาญทั้งสองคนได้พัฒนากระบวนการเฉพาะที่ใช้วัสดุคอมโพสิตเพื่อซ่อมแซมรอยแตกร้าวในโครงสร้างส่วนบนที่ทำจากอะลูมิเนียมของเรือลาดตระเวนติดขีปนาวุธนำวิถีคลาส Ticonderoga CG-47 หมายเลข 5456 “กระบวนการนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อลดการเติบโตของรอยแตกร้าวและเพื่อใช้เป็นทางเลือกที่ประหยัดแทนการเปลี่ยนกระดานแพลตฟอร์มที่มีมูลค่า 2 ถึง 4 ล้านดอลลาร์” เบอร์เกนกล่าว “ดังนั้นเราจึงพิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าเรารู้วิธีการซ่อมแซมนอกห้องปฏิบัติการและในสภาพแวดล้อมการใช้งานจริง แต่ความท้าทายคือวิธีการด้านสินทรัพย์ทางทหารในปัจจุบันไม่ประสบความสำเร็จมากนัก ตัวเลือกคือการซ่อมแซมแบบสองหน้า [โดยพื้นฐานแล้วในบริเวณที่เสียหาย ติดกระดานไว้ด้านบน] หรือถอดสินทรัพย์ออกจากการใช้งานเพื่อซ่อมแซมในระดับคลังสินค้า (ระดับ D) เนื่องจากต้องซ่อมแซมในระดับ D สินทรัพย์จำนวนมากจึงถูกเก็บไว้”
เขาพูดต่อไปว่าสิ่งที่จำเป็นคือวิธีการที่ทหารที่ไม่มีประสบการณ์ในการใช้วัสดุคอมโพสิตสามารถทำได้ โดยใช้เพียงชุดอุปกรณ์และคู่มือการบำรุงรักษา เป้าหมายของเราคือการทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้น อ่านคู่มือ ประเมินความเสียหาย และซ่อมแซม เราไม่ต้องการผสมเรซินเหลว เพราะต้องใช้การวัดที่แม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าจะบ่มได้สนิท นอกจากนี้ เราต้องการระบบที่ไม่มีของเสียอันตรายหลังจากการซ่อมแซมเสร็จสิ้น และจะต้องบรรจุเป็นชุดอุปกรณ์ที่สามารถใช้งานได้โดยเครือข่ายที่มีอยู่”
โซลูชันหนึ่งที่ Custom Technologies สาธิตได้สำเร็จคือชุดอุปกรณ์พกพาที่ใช้กาวอีพ็อกซีเสริมความแข็งแกร่งเพื่อปรับแต่งแผ่นปะคอมโพสิตตามขนาดของความเสียหาย (สูงสุด 12 ตารางนิ้ว) การสาธิตเสร็จสิ้นบนวัสดุคอมโพสิตที่แสดงถึงพื้น AMCB หนา 3 นิ้ว วัสดุคอมโพสิตมีแกนไม้บัลซาหนา 3 นิ้ว (ความหนาแน่น 15 ปอนด์ต่อลูกบาศก์ฟุต) และผ้าเย็บสองแกน C-LT 1100 คาร์บอนไฟเบอร์ 0°/90° ของ Vectorply (ฟีนิกซ์ แอริโซนา สหรัฐอเมริกา) สองชั้น เส้นใยคาร์บอน C-TLX 1900 0°/+45°/-45° สามเพลาหนึ่งชั้น และ C-LT 1100 สองชั้น รวมเป็นห้าชั้น “เราตัดสินใจว่าชุดอุปกรณ์จะใช้แผ่นปะสำเร็จรูปในลามิเนตกึ่งไอโซทรอปิกคล้ายกับหลายแกน เพื่อไม่ให้ทิศทางของผ้าเป็นปัญหา” เครนกล่าว
ปัญหาต่อไปคือเมทริกซ์เรซินที่ใช้ในการซ่อมแซมลามิเนต เพื่อหลีกเลี่ยงการผสมเรซินเหลว แผ่นแปะจะใช้พรีเพร็ก “อย่างไรก็ตาม ความท้าทายเหล่านี้คือการจัดเก็บ” เบอร์เกนอธิบาย เพื่อพัฒนาโซลูชันแผ่นแปะที่สามารถจัดเก็บได้ Custom Technologies ได้ร่วมมือกับ Sunrez Corp. (เอลคายอน รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา) เพื่อพัฒนาพรีเพร็กไฟเบอร์กลาส/ไวนิลเอสเทอร์ที่สามารถใช้แสงอัลตราไวโอเลต (UV) ได้ภายในเวลา 6 นาทีด้วยการบ่มด้วยแสง นอกจากนี้ บริษัทยังร่วมมือกับ Gougeon Brothers (เบย์ซิตี รัฐมิชิแกน สหรัฐอเมริกา) ซึ่งแนะนำให้ใช้ฟิล์มอีพอกซีแบบยืดหยุ่นชนิดใหม่
จากการศึกษาในระยะแรกพบว่าเรซินอีพอกซีเป็นเรซินที่เหมาะสมที่สุดสำหรับพรีเพร็กคาร์บอนไฟเบอร์ ไวนิลเอสเทอร์ที่บ่มด้วยแสงยูวีและเส้นใยแก้วโปร่งแสงทำงานได้ดี แต่ไม่สามารถบ่มภายใต้คาร์บอนไฟเบอร์ที่กันแสงได้ โดยอิงจากฟิล์มใหม่ของ Gougeon Brothers พรีเพร็กอีพอกซีขั้นสุดท้ายจะบ่มเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 210°F/99°C และมีอายุการเก็บรักษาที่ยาวนานที่อุณหภูมิห้อง จึงไม่จำเป็นต้องจัดเก็บที่อุณหภูมิต่ำ เบอร์เกนกล่าวว่าหากจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิเปลี่ยนผ่านแก้ว (Tg) ที่สูงขึ้น เรซินก็จะถูกบ่มที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นด้วย เช่น 350°F/177°C พรีเพร็กทั้งสองชนิดมีให้ในชุดซ่อมแซมแบบพกพาเป็นแผ่นพรีเพร็กที่ปิดผนึกในซองฟิล์มพลาสติก
เนื่องจากชุดซ่อมสามารถเก็บไว้ได้เป็นเวลานาน Custom Technologies จึงจำเป็นต้องทำการศึกษาอายุการเก็บรักษา “เราซื้อกล่องพลาสติกแข็งสี่กล่อง ซึ่งเป็นแบบที่ใช้ในอุปกรณ์ขนส่งทางทหารทั่วไป และใส่ตัวอย่างกาวอีพอกซีและไวนิลเอสเทอร์พรีเพร็กในแต่ละกล่อง” เบอร์เกนกล่าว จากนั้นจึงนำกล่องไปวางไว้ในสี่ตำแหน่งที่แตกต่างกันเพื่อทำการทดสอบ ได้แก่ หลังคาของโรงงาน Gougeon Brothers ในรัฐมิชิแกน หลังคาของสนามบินแมริแลนด์ สถานที่กลางแจ้งใน Yucca Valley (ทะเลทรายแคลิฟอร์เนีย) และห้องปฏิบัติการทดสอบการกัดกร่อนกลางแจ้งในฟลอริดาตอนใต้ เบอร์เกนชี้ให้เห็นว่ากล่องทั้งหมดมีเครื่องบันทึกข้อมูล “เราเก็บตัวอย่างข้อมูลและวัสดุเพื่อประเมินผลทุกสามเดือน อุณหภูมิสูงสุดที่บันทึกได้ในกล่องในฟลอริดาและแคลิฟอร์เนียคือ 140°F ซึ่งเหมาะสำหรับเรซินบูรณะส่วนใหญ่ นับเป็นความท้าทายที่แท้จริง” นอกจากนี้ Gougeon Brothers ยังทดสอบเรซินอีพอกซีบริสุทธิ์ที่พัฒนาขึ้นใหม่ภายในบริษัทด้วย “ตัวอย่างที่วางในเตาอบที่อุณหภูมิ 120°F เป็นเวลาหลายเดือนจะเริ่มเกิดการพอลิเมอร์” เบอร์เกนกล่าว “อย่างไรก็ตาม สำหรับตัวอย่างที่สอดคล้องกันที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิ 110°F เคมีของเรซินจะดีขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น”
การซ่อมแซมได้รับการตรวจสอบบนแผ่นทดสอบและโมเดลขนาดเท่าของ AMCB ซึ่งใช้ลามิเนตและวัสดุแกนเดียวกันกับสะพานเดิมที่สร้างโดย Seemann Composites แหล่งที่มาของภาพ: Custom Technologies LLC
เพื่อสาธิตเทคนิคการซ่อมแซม จำเป็นต้องผลิตแผ่นลามิเนตที่เป็นตัวแทน ทำลาย และซ่อมแซม “ในระยะแรกของโครงการ เราใช้คานขนาดเล็ก 4 x 48 นิ้ว และทดสอบการดัด 4 จุด เพื่อประเมินความเป็นไปได้ของกระบวนการซ่อมแซมของเรา” ไคลน์กล่าว “จากนั้น เราเปลี่ยนไปใช้แผ่นลามิเนตขนาด 12 x 48 นิ้วในระยะที่สองของโครงการ ใช้แรงเพื่อสร้างสภาวะความเค้นแบบสองแกนเพื่อทำให้เกิดความล้มเหลว จากนั้นจึงประเมินประสิทธิภาพการซ่อมแซม ในระยะที่สอง เราได้สร้างแบบจำลอง AMCB ที่เราสร้างขึ้นสำหรับการบำรุงรักษาด้วย”
เบอร์เกนกล่าวว่าแผงทดสอบที่ใช้พิสูจน์ประสิทธิภาพการซ่อมแซมนั้นผลิตขึ้นโดยใช้แผ่นลามิเนตและวัสดุแกนเดียวกันกับ AMCB ที่ผลิตโดย Seemann Composites “แต่เราลดความหนาของแผงจาก 0.375 นิ้วเป็น 0.175 นิ้ว โดยอิงตามทฤษฎีบทแกนขนาน นี่คือกรณี วิธีการนี้ร่วมกับองค์ประกอบเพิ่มเติมของทฤษฎีคานและทฤษฎีแผ่นลามิเนตคลาสสิก [CLT] ถูกนำมาใช้เพื่อเชื่อมโยงโมเมนต์ของความเฉื่อยและความแข็งที่มีประสิทธิภาพของ AMCB เต็มรูปแบบกับผลิตภัณฑ์สาธิตขนาดเล็กกว่าซึ่งใช้งานง่ายกว่าและคุ้มต้นทุนมากกว่า จากนั้น เราใช้แบบจำลองการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ [FEA] ที่พัฒนาโดย XCraft Inc. (บอสตัน แมสซาชูเซตส์ สหรัฐอเมริกา) เพื่อปรับปรุงการออกแบบการซ่อมแซมโครงสร้าง” ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้สำหรับแผงทดสอบและแบบจำลอง AMCB นั้นซื้อมาจาก Vectorply และแกนบัลซาผลิตโดย Core Composites (บริสตอล รัฐโรดไอแลนด์ สหรัฐอเมริกา)
ขั้นตอนที่ 1 แผงทดสอบนี้แสดงรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้ว เพื่อจำลองความเสียหายที่เกิดขึ้นตรงกลางและซ่อมแซมเส้นรอบวง แหล่งที่มาของภาพสำหรับขั้นตอนทั้งหมด: Custom Technologies LLC
ขั้นตอนที่ 2. ใช้เครื่องเจียรมือแบบใช้แบตเตอรี่เพื่อขจัดวัสดุที่เสียหายและหุ้มแผ่นซ่อมแซมด้วยแท่งเรียว 12:1
“เราต้องการจำลองความเสียหายที่เกิดขึ้นกับแผ่นทดสอบมากกว่าที่อาจพบเห็นได้บนสะพานในสนาม” เบอร์เกนอธิบาย “ดังนั้น วิธีของเราคือใช้เลื่อยเจาะรูเพื่อเจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้ว จากนั้นจึงถอดปลั๊กของวัสดุที่เสียหายออกแล้วใช้เครื่องเจียรลมแบบมือถือเพื่อประมวลผลผ้าพันคอที่มีอัตราส่วน 12:1”
เครนอธิบายว่าสำหรับการซ่อมแซมคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซี เมื่อนำวัสดุแผงที่ “เสียหาย” ออกแล้ว และติดผ้าพันคอที่เหมาะสมแล้ว ก็จะตัดพรีเพร็กให้ได้ความกว้างและความยาวเท่ากับส่วนที่เสียหาย “สำหรับแผงทดสอบของเรา ต้องใช้พรีเพร็กสี่ชั้นเพื่อให้วัสดุซ่อมแซมคงเส้นคงวาเท่ากับด้านบนของแผงคาร์บอนเดิมที่ไม่ได้รับความเสียหาย หลังจากนั้น ชั้นเคลือบสามชั้นของคาร์บอน/อีพอกซีพรีเพร็กจะเข้มข้นบนส่วนที่ได้รับการซ่อมแซม ชั้นที่ต่อเนื่องกันแต่ละชั้นจะยื่นออกมา 1 นิ้วในทุกด้านของชั้นล่าง ซึ่งจะช่วยถ่ายโอนน้ำหนักจากวัสดุโดยรอบ “ที่ดี” ไปยังพื้นที่ที่ได้รับการซ่อมแซม” เวลาทั้งหมดสำหรับการซ่อมแซมนี้ซึ่งรวมถึงการเตรียมพื้นที่ซ่อมแซม การตัดและวางวัสดุบูรณะ และการใช้ขั้นตอนการบ่ม ใช้เวลาประมาณ 2.5 ชั่วโมง
สำหรับคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีพรีเพร็ก พื้นที่ซ่อมแซมจะได้รับการบรรจุสูญญากาศและบ่มที่อุณหภูมิ 210°F/99°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมงโดยใช้เครื่องพันธะความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่
แม้ว่าการซ่อมแซมคาร์บอน/อีพอกซีจะง่ายและรวดเร็ว แต่ทีมงานก็ตระหนักถึงความจำเป็นในการหาวิธีแก้ปัญหาที่สะดวกยิ่งขึ้นเพื่อคืนประสิทธิภาพ ซึ่งนำไปสู่การสำรวจพรีเพร็กที่บ่มด้วยแสงอัลตราไวโอเลต (UV) “ความสนใจในเรซินไวนิลเอสเทอร์ของ Sunrez นั้นมาจากประสบการณ์ในกองทัพเรือก่อนหน้านี้กับผู้ก่อตั้งบริษัท Mark Livesay” Bergen อธิบาย “ขั้นแรก เราจัดหาผ้าแก้วกึ่งไอโซทรอปิกให้กับ Sunrez โดยใช้ไวนิลเอสเทอร์พรีเพร็กของพวกเขา และประเมินเส้นโค้งการบ่มภายใต้เงื่อนไขต่างๆ นอกจากนี้ เนื่องจากเราทราบดีว่าเรซินไวนิลเอสเทอร์นั้นไม่เหมือนกับเรซินอีพอกซี ที่ให้ประสิทธิภาพการยึดเกาะรองที่เหมาะสม ดังนั้นจึงต้องใช้ความพยายามเพิ่มเติมเพื่อประเมินตัวแทนจับคู่ชั้นกาวต่างๆ และพิจารณาว่าตัวแทนใดเหมาะสมกับการใช้งาน”
ปัญหาอีกประการหนึ่งคือเส้นใยแก้วไม่สามารถให้คุณสมบัติเชิงกลได้เท่ากับเส้นใยคาร์บอน “เมื่อเทียบกับแผ่นคาร์บอน/อีพอกซี ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการใช้ชั้นเอสเทอร์แก้ว/ไวนิลเพิ่มเติม” เครนกล่าว “เหตุผลที่ต้องใช้เพียงชั้นเดียวเพิ่มเติมก็เพราะว่าวัสดุแก้วเป็นผ้าที่หนักกว่า” วิธีนี้ทำให้ได้แผ่นที่เหมาะสมซึ่งสามารถนำไปใช้และประกอบเข้าด้วยกันได้ภายในหกนาที แม้ในอุณหภูมิภายในสนามที่เย็นจัดหรือเยือกแข็งมากก็ตาม โดยจะบ่มโดยไม่ต้องให้ความร้อน เครนชี้ให้เห็นว่างานซ่อมแซมนี้สามารถเสร็จสิ้นได้ภายในหนึ่งชั่วโมง
ระบบปะทั้งสองระบบได้รับการสาธิตและทดสอบแล้ว สำหรับการซ่อมแซมแต่ละครั้ง พื้นที่ที่จะได้รับความเสียหายจะถูกทำเครื่องหมายไว้ (ขั้นตอนที่ 1) สร้างด้วยเลื่อยเจาะรู จากนั้นจึงถอดออกโดยใช้เครื่องเจียรมือแบบใช้แบตเตอรี่ (ขั้นตอนที่ 2) จากนั้นตัดพื้นที่ที่ซ่อมแซมแล้วให้เป็นทรงเรียว 12:1 ทำความสะอาดพื้นผิวของผ้าพันคอด้วยแผ่นแอลกอฮอล์ (ขั้นตอนที่ 3) จากนั้นตัดแผ่นซ่อมแซมให้ได้ขนาดที่ต้องการ วางบนพื้นผิวที่ทำความสะอาดแล้ว (ขั้นตอนที่ 4) และยึดติดแน่นด้วยลูกกลิ้งเพื่อขจัดฟองอากาศ สำหรับไวนิลเอสเทอร์พรีเพร็กไฟเบอร์กลาส/บ่มด้วยแสงยูวี ให้วางชั้นปลดปล่อยบนพื้นที่ที่ซ่อมแซมแล้วอบแผ่นด้วยหลอด UV ไร้สายเป็นเวลา 6 นาที (ขั้นตอนที่ 5) สำหรับคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีพรีเพร็ก ให้ใช้เครื่องพันด้วยความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่ที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าแบบปุ่มเดียวเพื่อบรรจุสูญญากาศและอบพื้นที่ที่ซ่อมแซมที่อุณหภูมิ 210°F/99°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง
ขั้นตอนที่ 5 หลังจากวางชั้นลอกออกบนพื้นที่ที่ซ่อมแซมแล้ว ให้ใช้หลอด UV แบบไร้สายเพื่ออบแผ่นแปะเป็นเวลา 6 นาที
“จากนั้นเราได้ทำการทดสอบเพื่อประเมินความเหนียวของแผ่นปิดและความสามารถในการคืนความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้าง” เบอร์เกนกล่าว “ในขั้นแรก เราต้องพิสูจน์ความง่ายในการใช้งานและความสามารถในการคืนความแข็งแรงอย่างน้อย 75% ซึ่งทำได้โดยการดัดสี่จุดบนคาร์บอนไฟเบอร์/เรซินอีพอกซีขนาด 4 x 48 นิ้วและคานไม้บัลซาหลังจากซ่อมแซมความเสียหายที่จำลองขึ้น ใช่แล้ว ขั้นที่สองของโครงการใช้แผ่นปิดขนาด 12 x 48 นิ้ว และต้องแสดงข้อกำหนดความแข็งแรงมากกว่า 90% ภายใต้ภาระความเครียดที่ซับซ้อน เราปฏิบัติตามข้อกำหนดทั้งหมดเหล่านี้ จากนั้นจึงถ่ายภาพวิธีการซ่อมแซมบนแบบจำลอง AMCB วิธีใช้เทคโนโลยีและอุปกรณ์ในสนามเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงทางภาพ”
ประเด็นสำคัญประการหนึ่งของโครงการคือการพิสูจน์ว่าผู้ไม่มีประสบการณ์สามารถซ่อมแซมได้อย่างง่ายดาย ด้วยเหตุนี้ เบอร์เกนจึงมีความคิดขึ้นมาว่า “ฉันสัญญาว่าจะสาธิตให้เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคสองคนในกองทัพดู ได้แก่ ดร. เบอร์นาร์ด เซีย และแอชลีย์ เจนนา ได้เห็น ในการตรวจสอบครั้งสุดท้ายของระยะแรกของโครงการ ฉันขอให้ไม่ซ่อมแซมใดๆ แอชลีย์ผู้มีประสบการณ์เป็นผู้ซ่อมแซม โดยใช้ชุดอุปกรณ์และคู่มือที่เรามอบให้ เธอติดแผ่นปิดและซ่อมแซมจนเสร็จเรียบร้อยโดยไม่มีปัญหาใดๆ”
รูปที่ 2 เครื่องติดด้วยความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่ที่โปรแกรมไว้ล่วงหน้าสามารถติดแผ่นซ่อมแซมคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีได้ด้วยการกดปุ่ม โดยไม่ต้องมีความรู้ในการซ่อมแซมหรือตั้งโปรแกรมการติด แหล่งที่มาของภาพ: Custom Technologies, LLC
การพัฒนาที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือระบบการบ่มด้วยแบตเตอรี่ (รูปที่ 2) “ในการบำรุงรักษาในสนาม คุณจะมีพลังงานจากแบตเตอรี่เท่านั้น” เบอร์เกนชี้ให้เห็น “อุปกรณ์กระบวนการทั้งหมดในชุดซ่อมที่เราพัฒนาขึ้นเป็นระบบไร้สาย” ซึ่งรวมถึงเครื่องพันธะความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่ที่พัฒนาโดย Custom Technologies และซัพพลายเออร์เครื่องพันธะความร้อน WichiTech Industries Inc. (แรนดัลล์สทาวน์ รัฐแมริแลนด์ สหรัฐอเมริกา) “เครื่องพันธะความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่นี้ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าเพื่อทำการบ่มให้เสร็จสมบูรณ์ ดังนั้น ผู้เริ่มต้นจึงไม่จำเป็นต้องตั้งโปรแกรมรอบการบ่ม” เครนกล่าว “พวกเขาเพียงแค่กดปุ่มเพื่อให้การบ่มเสร็จสมบูรณ์” แบตเตอรี่ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันสามารถใช้งานได้นานหนึ่งปีก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่
เมื่อโครงการระยะที่สองเสร็จสมบูรณ์ Custom Technologies กำลังเตรียมข้อเสนอการปรับปรุงเพิ่มเติมและรวบรวมจดหมายแสดงความสนใจและการสนับสนุน “เป้าหมายของเราคือการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้ถึง TRL 8 และนำไปใช้งานจริง” เบอร์เกนกล่าว “นอกจากนี้ เรายังมองเห็นศักยภาพสำหรับการใช้งานที่ไม่ใช่ทางทหารอีกด้วย”
อธิบายศิลปะเก่าแก่เบื้องหลังการเสริมแรงด้วยเส้นใยชิ้นแรกของอุตสาหกรรม และมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เส้นใยใหม่และการพัฒนาในอนาคต
787 จะเปิดตัวในเร็วๆ นี้และบินเป็นครั้งแรก โดยอาศัยนวัตกรรมในวัสดุและกระบวนการแบบคอมโพสิตเพื่อบรรลุเป้าหมาย
เวลาโพสต์: 02-09-2021