ชุดอุปกรณ์พกพาสามารถซ่อมแซมได้ด้วยไฟเบอร์กลาส/ไวนิลเอสเทอร์ที่รักษาด้วยแสงยูวี หรือคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีพรีเพร็กที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง และอุปกรณ์รักษาที่ใช้แบตเตอรี่ #ภายในการผลิต #โครงสร้างพื้นฐาน
การซ่อมแซมแผ่นพรีเพร็กที่บ่มด้วยแสงยูวี แม้ว่าการซ่อมแซมแผ่นพรีเพร็กคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีที่พัฒนาโดย Custom Technologies LLC สำหรับสะพานคอมโพสิตอินฟิลด์จะพิสูจน์แล้วว่าง่ายและรวดเร็ว แต่การใช้เรซินไวนิลเอสเทอร์ที่บ่มด้วยแสงยูวีและเสริมแรงด้วยใยแก้ว Prepreg ได้พัฒนาระบบที่สะดวกยิ่งขึ้น ที่มาของภาพ: Custom Technologies LLC
สะพานแบบโมดูลาร์ที่เคลื่อนย้ายได้ถือเป็นสินทรัพย์สำคัญสำหรับปฏิบัติการทางยุทธวิธีทางทหารและโลจิสติกส์ รวมถึงการฟื้นฟูโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งในช่วงภัยพิบัติทางธรรมชาติ ขณะนี้กำลังศึกษาโครงสร้างแบบผสมเพื่อลดน้ำหนักของสะพาน ซึ่งจะช่วยลดภาระของยานพาหนะขนส่งและกลไกการกู้คืนจากการปล่อยตัว เมื่อเปรียบเทียบกับสะพานโลหะแล้ว วัสดุผสมยังมีศักยภาพในการเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและยืดอายุการใช้งานอีกด้วย
สะพานคอมโพสิตโมดูลาร์ขั้นสูง (AMCB) เป็นตัวอย่างหนึ่ง บริษัท Seemann Composites LLC (กัลฟ์พอร์ต รัฐมิสซิสซิปปี สหรัฐอเมริกา) และ Materials Sciences LLC (ฮอร์แชม รัฐเพนซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา) ใช้แผ่นลามิเนตอีพ็อกซีเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (รูปที่ 1) (การออกแบบและการก่อสร้าง) อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการซ่อมแซมโครงสร้างดังกล่าวในภาคสนามเป็นประเด็นที่ขัดขวางการนำวัสดุคอมโพสิตมาใช้
รูปที่ 1 สะพานคอมโพสิต สินทรัพย์สำคัญในสนาม Advanced Modular Composite Bridge (AMCB) ออกแบบและก่อสร้างโดย Seemann Composites LLC และ Materials Sciences LLC โดยใช้คอมโพสิตเรซินอีพ็อกซีเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ ที่มาของภาพ: Seeman Composites LLC (ซ้าย) และกองทัพบกสหรัฐฯ (ขวา)
ในปี พ.ศ. 2559 Custom Technologies LLC (เมืองมิลเลอร์สวิลล์ รัฐแมริแลนด์ สหรัฐอเมริกา) ได้รับทุนสนับสนุนโครงการวิจัยนวัตกรรมธุรกิจขนาดเล็ก (SBIR) ระยะที่ 1 ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากกองทัพสหรัฐฯ เพื่อพัฒนาวิธีการซ่อมแซมที่ทหารสามารถนำไปปฏิบัติได้จริง ณ สถานที่ปฏิบัติงาน ทุนสนับสนุน SBIR ระยะที่ 2 ได้รับในปี พ.ศ. 2561 เพื่อนำเสนอวัสดุใหม่ๆ และอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ แม้ว่าการซ่อมแซมจะทำโดยผู้ฝึกหัดที่ไม่ได้รับการฝึกอบรมมาก่อน ก็สามารถฟื้นฟูความแข็งแรงของโครงสร้างได้ 90% หรือมากกว่า ความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้พิจารณาจากการวิเคราะห์ การเลือกวัสดุ การผลิตชิ้นงาน และการทดสอบเชิงกล รวมถึงการซ่อมแซมทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่
นักวิจัยหลักในโครงการ SBIR ทั้งสองระยะคือ ไมเคิล เบอร์เกน ผู้ก่อตั้งและประธานบริษัท Custom Technologies LLC เบอร์เกนเกษียณอายุจากศูนย์สงครามพื้นผิวทางเรือ (NSWC) ที่คาร์เดอร็อค และประจำการในแผนกโครงสร้างและวัสดุเป็นเวลา 27 ปี โดยรับผิดชอบดูแลการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีคอมโพสิตในกองทัพเรือสหรัฐฯ ดร.โรเจอร์ เครน เข้าร่วมงานกับ Custom Technologies ในปี พ.ศ. 2558 หลังจากเกษียณอายุจากกองทัพเรือสหรัฐฯ ในปี พ.ศ. 2554 และทำงานมาเป็นเวลา 32 ปี ความเชี่ยวชาญด้านวัสดุคอมโพสิตของเขารวมถึงผลงานตีพิมพ์ทางเทคนิคและสิทธิบัตร ครอบคลุมหัวข้อต่างๆ เช่น วัสดุคอมโพสิตใหม่ การผลิตต้นแบบ วิธีการเชื่อมต่อ วัสดุคอมโพสิตแบบมัลติฟังก์ชัน การตรวจสอบสภาพโครงสร้าง และการฟื้นฟูวัสดุคอมโพสิต
ผู้เชี่ยวชาญทั้งสองได้พัฒนากระบวนการเฉพาะที่ใช้วัสดุคอมโพสิตเพื่อซ่อมแซมรอยแตกร้าวในโครงสร้างส่วนบนที่ทำจากอะลูมิเนียมของเรือลาดตระเวนติดขีปนาวุธนำวิถีชั้น Ticonderoga CG-47 หมายเลข 5456 “กระบวนการนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อลดการเติบโตของรอยแตกร้าวและเป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่าการเปลี่ยนแผ่นกระดานแพลตฟอร์มมูลค่า 2 ถึง 4 ล้านดอลลาร์” เบอร์เกนกล่าว “ดังนั้นเราจึงพิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าเรารู้วิธีการซ่อมแซมทั้งนอกห้องปฏิบัติการและในสภาพแวดล้อมการใช้งานจริง แต่ความท้าทายคือวิธีการซ่อมแซมทรัพย์สินทางทหารในปัจจุบันยังไม่ประสบความสำเร็จมากนัก ทางเลือกคือการซ่อมแซมแบบสองทาง (โดยพื้นฐานแล้วในบริเวณที่เสียหาย ติดแผ่นกระดานไว้ด้านบน) หรือนำทรัพย์สินออกจากการใช้งานเพื่อซ่อมแซมในระดับคลังสินค้า (ระดับ D) เนื่องจากจำเป็นต้องซ่อมแซมในระดับ D ทรัพย์สินจำนวนมากจึงถูกเก็บไว้”
เขากล่าวต่อไปว่า สิ่งที่จำเป็นคือวิธีการที่ทหารที่ไม่มีประสบการณ์ด้านวัสดุคอมโพสิตสามารถทำได้ โดยใช้เพียงชุดอุปกรณ์และคู่มือการบำรุงรักษา เป้าหมายของเราคือการทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้น: อ่านคู่มือ ประเมินความเสียหาย และซ่อมแซม เราไม่ต้องการผสมเรซินเหลว เพราะต้องใช้การวัดที่แม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าเรซินจะแห้งสนิท นอกจากนี้ เรายังต้องการระบบที่ไม่มีของเสียอันตรายหลังจากการซ่อมแซมเสร็จสิ้น และต้องบรรจุเป็นชุดอุปกรณ์ที่เครือข่ายที่มีอยู่สามารถนำไปใช้งานจริงได้
โซลูชันหนึ่งที่ Custom Technologies สาธิตได้สำเร็จคือชุดอุปกรณ์พกพาที่ใช้กาวอีพ็อกซีเสริมความแข็งแรงเพื่อปรับแต่งแผ่นปะคอมโพสิตตามขนาดของความเสียหาย (สูงสุด 12 ตารางนิ้ว) การสาธิตนี้เสร็จสมบูรณ์บนวัสดุคอมโพสิตที่เป็นตัวแทนของพื้น AMCB หนา 3 นิ้ว วัสดุคอมโพสิตนี้มีแกนไม้บัลซาหนา 3 นิ้ว (ความหนาแน่น 15 ปอนด์ต่อลูกบาศก์ฟุต) และผ้า Vectorply (ฟีนิกซ์, แอริโซนา, สหรัฐอเมริกา) คาร์บอนไฟเบอร์ C-LT 1100 เย็บแบบแกนคู่ 0°/90° สองชั้น, คาร์บอนไฟเบอร์ C-TLX 1900 0°/+45°/-45° สามเพลาหนึ่งชั้น และ C-LT 1100 สองชั้น รวมเป็นห้าชั้น “เราตัดสินใจว่าชุดอุปกรณ์จะใช้แผ่นปะสำเร็จรูปในลามิเนตกึ่งไอโซทรอปิกคล้ายกับหลายแกน เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาเรื่องทิศทางของผ้า” เครนกล่าว
ประเด็นต่อไปคือเมทริกซ์เรซินที่ใช้ในการซ่อมแซมลามิเนต เพื่อหลีกเลี่ยงการผสมเรซินเหลว แผ่นปิดจะใช้พรีเพร็ก “อย่างไรก็ตาม ความท้าทายเหล่านี้คือการจัดเก็บ” เบอร์เกนอธิบาย เพื่อพัฒนาโซลูชันแผ่นปิดที่สามารถจัดเก็บได้ Custom Technologies ได้ร่วมมือกับ Sunrez Corp. (เมืองเอลคาโฮน รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา) เพื่อพัฒนาพรีเพร็กไฟเบอร์กลาส/ไวนิลเอสเทอร์ที่สามารถใช้แสงอัลตราไวโอเลต (UV) ได้ภายในหกนาทีด้วยการบ่มด้วยแสง นอกจากนี้ บริษัทยังร่วมมือกับ Gougeon Brothers (เมืองเบย์ซิตี รัฐมิชิแกน สหรัฐอเมริกา) ซึ่งเสนอให้ใช้ฟิล์มอีพ็อกซีแบบยืดหยุ่นชนิดใหม่
การศึกษาในระยะแรกแสดงให้เห็นว่าเรซินอีพอกซีเป็นเรซินที่เหมาะสมที่สุดสำหรับพรีเพร็กคาร์บอนไฟเบอร์ ไวนิลเอสเตอร์ที่บ่มด้วยรังสียูวีและไฟเบอร์กลาสโปร่งแสงทำงานได้ดี แต่ไม่สามารถบ่มภายใต้คาร์บอนไฟเบอร์ที่ป้องกันแสงได้ จากฟิล์มใหม่ของ Gougeon Brothers พรีเพร็กอีพอกซีขั้นสุดท้ายจะถูกบ่มเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 210°F/99°C และมีอายุการเก็บรักษาที่ยาวนานที่อุณหภูมิห้อง ไม่จำเป็นต้องจัดเก็บที่อุณหภูมิต่ำ เบอร์เกนกล่าวว่า หากต้องการอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว (Tg) ที่สูงขึ้น เรซินจะถูกบ่มที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นเช่นกัน เช่น 350°F/177°C พรีเพร็กทั้งสองชนิดบรรจุอยู่ในชุดซ่อมแบบพกพาในรูปแบบแผ่นแปะพรีเพร็กที่ปิดผนึกในซองฟิล์มพลาสติก
เนื่องจากชุดซ่อมอาจเก็บไว้เป็นเวลานาน Custom Technologies จึงจำเป็นต้องทำการศึกษาอายุการเก็บรักษา “เราซื้อกล่องพลาสติกแข็งสี่กล่อง ซึ่งเป็นแบบที่ใช้ในอุปกรณ์ขนส่งทางทหารทั่วไป และใส่ตัวอย่างกาวอีพอกซีและไวนิลเอสเทอร์พรีเพร็กลงในกล่องแต่ละกล่อง” เบอร์เกนกล่าว จากนั้นกล่องจะถูกนำไปทดสอบในสี่จุดที่แตกต่างกัน ได้แก่ หลังคาโรงงาน Gougeon Brothers ในรัฐมิชิแกน หลังคาสนามบินแมริแลนด์ สถานที่กลางแจ้งใน Yucca Valley (ทะเลทรายแคลิฟอร์เนีย) และห้องปฏิบัติการทดสอบการกัดกร่อนกลางแจ้งทางตอนใต้ของรัฐฟลอริดา เบอร์เกนชี้ให้เห็นว่ากล่องทุกกล่องมีเครื่องบันทึกข้อมูล “เราเก็บตัวอย่างข้อมูลและวัสดุเพื่อประเมินผลทุกสามเดือน อุณหภูมิสูงสุดที่บันทึกได้ในกล่องในฟลอริดาและแคลิฟอร์เนียคือ 140°F ซึ่งเหมาะสำหรับเรซินบูรณะส่วนใหญ่ นับเป็นความท้าทายที่แท้จริง” นอกจากนี้ Gougeon Brothers ยังได้ทดสอบเรซินอีพอกซีบริสุทธิ์ที่พัฒนาขึ้นใหม่ภายใน “ตัวอย่างที่วางไว้ในเตาอบที่อุณหภูมิ 120°F เป็นเวลาหลายเดือนจะเริ่มเกิดการพอลิเมอร์” เบอร์เกนกล่าว “อย่างไรก็ตาม สำหรับตัวอย่างที่สอดคล้องกันที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิ 110°F เคมีของเรซินจะดีขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น”
การซ่อมแซมได้รับการยืนยันบนแผ่นทดสอบและแบบจำลองของ AMCB ซึ่งใช้วัสดุลามิเนตและวัสดุแกนเดียวกันกับสะพานเดิมที่สร้างโดย Seemann Composites แหล่งที่มาของภาพ: Custom Technologies LLC
เพื่อสาธิตเทคนิคการซ่อมแซม จำเป็นต้องผลิตแผ่นลามิเนตต้นแบบ ซ่อมแซม ความเสียหาย และความเสียหายที่เกิดขึ้น “ในระยะแรกของโครงการ เราใช้คานขนาดเล็กขนาด 4 x 48 นิ้ว และการทดสอบการดัดโค้งแบบสี่จุด เพื่อประเมินความเป็นไปได้ของกระบวนการซ่อมแซม” ไคลน์กล่าว “จากนั้น เราจึงเปลี่ยนไปใช้แผ่นลามิเนตขนาด 12 x 48 นิ้ว ในระยะที่สองของโครงการ ลงน้ำหนักเพื่อสร้างสภาวะความเค้นแบบสองแกนจนทำให้เกิดความเสียหาย จากนั้นจึงประเมินประสิทธิภาพการซ่อมแซม ในระยะที่สอง เรายังได้สร้างแบบจำลอง AMCB ที่เราสร้างขึ้นสำหรับการบำรุงรักษาอีกด้วย”
เบอร์เกนกล่าวว่าแผงทดสอบที่ใช้พิสูจน์ประสิทธิภาพการซ่อมแซมนั้นผลิตขึ้นโดยใช้แผ่นลามิเนตและวัสดุแกนเดียวกันกับที่ AMCB ผลิตโดย Seemann Composites “แต่เราลดความหนาของแผงจาก 0.375 นิ้วเหลือ 0.175 นิ้ว โดยอิงตามทฤษฎีบทแกนขนาน ซึ่งเป็นกรณีนี้ วิธีการนี้ ร่วมกับองค์ประกอบเพิ่มเติมของทฤษฎีคานและทฤษฎีลามิเนตคลาสสิก [CLT] ถูกนำมาใช้เพื่อเชื่อมโยงโมเมนต์ความเฉื่อยและความแข็งที่มีประสิทธิภาพของ AMCB เต็มรูปแบบเข้ากับผลิตภัณฑ์สาธิตขนาดเล็กกว่าที่ใช้งานง่ายและคุ้มค่ากว่า จากนั้น เราใช้แบบจำลองการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ [FEA] ที่พัฒนาโดย XCraft Inc. (บอสตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ สหรัฐอเมริกา) เพื่อปรับปรุงการออกแบบการซ่อมแซมโครงสร้าง” ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้สำหรับแผงทดสอบและแบบจำลอง AMCB ซื้อจาก Vectorply และแกนบัลซาผลิตโดย Core Composites (บริสตอล รัฐโรดไอแลนด์ สหรัฐอเมริกา)
ขั้นตอนที่ 1 แผงทดสอบนี้แสดงเส้นผ่านศูนย์กลางรู 3 นิ้ว เพื่อจำลองความเสียหายที่ทำเครื่องหมายไว้ตรงกลางและซ่อมแซมเส้นรอบวง แหล่งที่มาของภาพสำหรับขั้นตอนทั้งหมด: Custom Technologies LLC
ขั้นตอนที่ 2 ใช้เครื่องเจียรมือแบบใช้แบตเตอรี่เพื่อขจัดวัสดุที่เสียหายและหุ้มแผ่นซ่อมแซมด้วยแท่งเรียว 12:1
“เราต้องการจำลองความเสียหายที่เกิดขึ้นบนแผ่นทดสอบให้สูงกว่าความเสียหายที่อาจพบเห็นได้บนสะพานในสนาม” เบอร์เกนอธิบาย “ดังนั้นวิธีการของเราคือการใช้เลื่อยเจาะรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้ว จากนั้นเราจะดึงปลั๊กวัสดุที่เสียหายออก และใช้เครื่องเจียรลมแบบมือถือเพื่อเจียรผ้าพันคอ 12:1”
เครนอธิบายว่าสำหรับการซ่อมแซมคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซี เมื่อนำวัสดุแผงที่ “เสียหาย” ออกและติดผ้าปิดแผลที่เหมาะสมแล้ว จะมีการตัดพรีเพร็กให้ได้ความกว้างและความยาวที่เท่ากันกับส่วนที่เสียหาย “สำหรับแผงทดสอบของเรา จำเป็นต้องใช้พรีเพร็กสี่ชั้นเพื่อให้วัสดุซ่อมแซมคงรูปกับด้านบนของแผงคาร์บอนเดิมที่ไม่ได้รับความเสียหาย หลังจากนั้น ชั้นเคลือบสามชั้นของคาร์บอน/อีพอกซีพรีเพร็กจะถูกเคลือบลงบนส่วนนี้บนชิ้นส่วนที่ซ่อมแซม แต่ละชั้นที่ต่อเนื่องกันจะขยายออกไป 1 นิ้วในทุกด้านของชั้นล่าง ซึ่งจะช่วยถ่ายโอนน้ำหนักอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากวัสดุโดยรอบที่ “ดี” ไปยังพื้นที่ที่ซ่อมแซม” เวลาทั้งหมดในการซ่อมแซมนี้ ซึ่งรวมการเตรียมพื้นที่ซ่อมแซม การตัดและการวางวัสดุบูรณะ และการใช้ขั้นตอนการบ่ม ใช้เวลาประมาณ 2.5 ชั่วโมง
สำหรับคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีพรีเพร็ก พื้นที่ซ่อมแซมจะถูกบรรจุสูญญากาศและบ่มที่อุณหภูมิ 210°F/99°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมงโดยใช้เครื่องติดความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่
แม้ว่าการซ่อมแซมคาร์บอน/อีพอกซีจะง่ายและรวดเร็ว แต่ทีมงานก็ตระหนักถึงความจำเป็นในการหาวิธีการที่สะดวกสบายยิ่งขึ้นเพื่อฟื้นฟูประสิทธิภาพ สิ่งนี้นำไปสู่การสำรวจพรีเพร็กที่บ่มด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) “ความสนใจในเรซินไวนิลเอสเตอร์ของซันเรซนั้นมาจากประสบการณ์ในกองทัพเรือก่อนหน้านี้กับมาร์ค ไลฟ์เซย์ ผู้ก่อตั้งบริษัท” เบอร์เกนอธิบาย “เราเริ่มต้นด้วยการจัดหาผ้าแก้วกึ่งไอโซทรอปิกให้กับซันเรซ โดยใช้เรซินไวนิลเอสเตอร์พรีเพร็กของพวกเขา และประเมินเส้นโค้งการบ่มภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ เนื่องจากเราทราบดีว่าเรซินไวนิลเอสเตอร์นั้นมีคุณสมบัติการยึดเกาะรองที่เหมาะสมไม่เหมือนเรซินอีพอกซี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ความพยายามเพิ่มเติมในการประเมินสารยึดเกาะชั้นกาวต่างๆ และพิจารณาว่าสารใดเหมาะสมกับการใช้งาน”
อีกปัญหาหนึ่งคือ เส้นใยแก้วไม่สามารถให้คุณสมบัติเชิงกลได้เทียบเท่ากับเส้นใยคาร์บอน “เมื่อเทียบกับแผ่นปิดรอยต่อคาร์บอน/อีพอกซี ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการใช้ชั้นแก้ว/ไวนิลเอสเทอร์เสริม” เครนกล่าว “เหตุผลที่ต้องเพิ่มชั้นเพียงชั้นเดียวก็เพราะวัสดุแก้วเป็นผ้าที่มีน้ำหนักมากกว่า” วิธีนี้ทำให้ได้แผ่นปิดรอยต่อที่เหมาะสม ซึ่งสามารถติดและประกอบเข้าด้วยกันได้ภายในหกนาที แม้ในอุณหภูมิภายในสนามที่เย็นจัดหรือเยือกแข็งมาก บ่มโดยไม่ต้องใช้ความร้อน เครนชี้ให้เห็นว่างานซ่อมแซมนี้สามารถเสร็จสิ้นได้ภายในหนึ่งชั่วโมง
ระบบปะซ่อมทั้งสองระบบได้รับการสาธิตและทดสอบแล้ว สำหรับการซ่อมแซมแต่ละครั้ง จะมีการทำเครื่องหมายบริเวณที่ต้องการเสียหาย (ขั้นตอนที่ 1) โดยใช้เลื่อยเจาะรู แล้วจึงนำออกโดยใช้เครื่องเจียรมือแบบใช้แบตเตอรี่ (ขั้นตอนที่ 2) จากนั้นตัดบริเวณที่ซ่อมแซมให้มีขนาดเรียว 12:1 ทำความสะอาดพื้นผิวของผ้าพันคอด้วยแผ่นแอลกอฮอล์ (ขั้นตอนที่ 3) จากนั้นตัดแผ่นปะซ่อมให้ได้ขนาดที่ต้องการ วางลงบนพื้นผิวที่ทำความสะอาดแล้ว (ขั้นตอนที่ 4) และกดให้แน่นด้วยลูกกลิ้งเพื่อไล่ฟองอากาศ สำหรับแผ่นไวนิลเอสเตอร์แบบบ่มไฟเบอร์กลาส/ยูวี ให้วางชั้นลอกลงบนบริเวณที่ซ่อมแซม แล้วอบแผ่นปะด้วยหลอดยูวีไร้สายเป็นเวลาหกนาที (ขั้นตอนที่ 5) สำหรับแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซี ให้ใช้เครื่องอบความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่แบบตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า กดปุ่มเดียว ปิดผนึกด้วยสูญญากาศ และอบบริเวณที่ซ่อมแซมที่อุณหภูมิ 99°C/210°F เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง
ขั้นตอนที่ 5 หลังจากวางชั้นลอกบนบริเวณที่ซ่อมแซมแล้ว ให้ใช้หลอด UV ไร้สายเพื่ออบแผ่นแปะเป็นเวลา 6 นาที
“จากนั้นเราได้ทำการทดสอบเพื่อประเมินความเหนียวของแผ่นปะและความสามารถในการคืนสภาพความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้าง” เบอร์เกนกล่าว “ในขั้นตอนแรก เราต้องพิสูจน์ความง่ายในการใช้งานและความสามารถในการคืนสภาพความแข็งแรงอย่างน้อย 75% ซึ่งทำได้โดยการดัดโค้งสี่จุดบนคาร์บอนไฟเบอร์/เรซินอีพอกซีขนาด 4 x 48 นิ้ว และคานแกนบัลซา หลังจากซ่อมแซมความเสียหายที่จำลองไว้แล้ว ใช่ ระยะที่สองของโครงการใช้แผ่นปะขนาด 12 x 48 นิ้ว และต้องแสดงความแข็งแรงมากกว่า 90% ตามข้อกำหนดภายใต้แรงเครียดที่ซับซ้อน เราได้ปฏิบัติตามข้อกำหนดทั้งหมดเหล่านี้แล้ว และได้ถ่ายภาพวิธีการซ่อมแซมบนแบบจำลอง AMCB วิธีการใช้เทคโนโลยีและอุปกรณ์ในสนามเพื่อใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงด้วยภาพ”
ประเด็นสำคัญของโครงการนี้คือการพิสูจน์ว่าผู้ฝึกหัดสามารถซ่อมแซมได้อย่างง่ายดาย ด้วยเหตุนี้ เบอร์เกนจึงมีความคิดว่า “ผมสัญญาว่าจะสาธิตให้เจ้าหน้าที่เทคนิคสองคนในกองทัพดู คือ ดร.เบอร์นาร์ด เซีย และ แอชลีย์ เจนนา ได้เห็น ในการประเมินขั้นสุดท้ายของโครงการระยะแรก ผมขอไม่ซ่อมแซมใดๆ แอชลีย์ผู้มีประสบการณ์เป็นผู้ดำเนินการซ่อมแซม เธอใช้ชุดอุปกรณ์และคู่มือที่เราให้มาติดแผ่นปิดและซ่อมแซมจนเสร็จโดยไม่มีปัญหาใดๆ”
รูปที่ 2 เครื่องติดด้วยความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่ที่ตั้งเวลาไว้ล่วงหน้า สามารถอบแผ่นซ่อมแซมคาร์บอนไฟเบอร์/อีพอกซีให้แห้งได้ด้วยการกดปุ่มเพียงครั้งเดียว โดยไม่จำเป็นต้องมีความรู้ด้านการซ่อมแซมหรือตั้งโปรแกรมการอบ ที่มาของภาพ: Custom Technologies, LLC
อีกหนึ่งการพัฒนาที่สำคัญคือระบบบ่มด้วยแบตเตอรี่ (รูปที่ 2) “ในการบำรุงรักษาในสนาม คุณจะมีพลังงานเพียงแบตเตอรี่เท่านั้น” เบอร์เกนชี้ให้เห็น “อุปกรณ์กระบวนการทั้งหมดในชุดซ่อมที่เราพัฒนาขึ้นเป็นระบบไร้สาย” ซึ่งรวมถึงเครื่องพันธะความร้อนด้วยแบตเตอรี่ที่พัฒนาร่วมกันโดย Custom Technologies และ WichiTech Industries Inc. (แรนดัลส์ทาวน์ รัฐแมริแลนด์ สหรัฐอเมริกา) ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องพันธะความร้อน “เครื่องพันธะความร้อนด้วยแบตเตอรี่นี้ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าเพื่อให้การบ่มเสร็จสมบูรณ์ ดังนั้น ผู้เริ่มต้นจึงไม่จำเป็นต้องตั้งโปรแกรมรอบการบ่ม” เครนกล่าว “เพียงแค่กดปุ่มก็เสร็จสิ้นการบ่มและแช่ให้เรียบร้อย” แบตเตอรี่ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันสามารถใช้งานได้นานหนึ่งปีก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่
เมื่อโครงการระยะที่สองเสร็จสมบูรณ์ Custom Technologies กำลังเตรียมข้อเสนอการปรับปรุงติดตามผลและรวบรวมจดหมายแสดงความสนใจและการสนับสนุน “เป้าหมายของเราคือการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้พัฒนาเป็น TRL 8 และนำออกสู่ภาคสนาม” เบอร์เกนกล่าว “เรายังมองเห็นศักยภาพสำหรับการใช้งานที่ไม่ใช่ทางทหารอีกด้วย”
อธิบายศิลปะเก่าแก่เบื้องหลังการเสริมแรงด้วยเส้นใยชิ้นแรกของอุตสาหกรรม และมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เส้นใยใหม่และการพัฒนาในอนาคต
787 กำลังจะบินครั้งแรกในเร็วๆ นี้ โดยอาศัยนวัตกรรมในวัสดุผสมและกระบวนการต่างๆ เพื่อบรรลุเป้าหมาย
เวลาโพสต์: 02 ก.ย. 2564