ساخت دستگاه رشته پیچی با چهار درجه آزادی برای تولید ساختارهای مشبک کامپوزیتی

سازه های کامپوزیتی به دلیل وزن کم، استحکام بالا و دلایل اقتصادی در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته اند. این مطالعه به بهینه سازی ساختارهای مشبک کامپوزیتی و توسعه یک دستگاه پیشرفته رشته پیچی فیالمنتی با چهار درجه آزادی برای تولید نمونه های آزمایشی می پردازد. این دستگاه برای ساخت ساختارهای مشبک روی سطوح استوانه ای، مخروطی و سطوح پیچیده با دقت بالا طراحی شده است. نرم افزار کنترل سفارشی که با ابزارهای مدل سازی سه بعدی یکپارچه شده، امکان قرارگیری خودکار و کارآمد فیبرها را فراهم کرده است. نمونه های آزمایشی با استفاده از فیبرهای کربنی آغشته به رزین اپوکسی و پیچیده شده بر روی قالب های سیلیکونی سفارشی تولید شدند. روش رشته پیچی به دلیل توانایی دستیابی به حجم بالای فیبر، کاهش حفره ها و کارایی هزینه انتخاب شد. برای تایید نتایج بهینه سازی، ساختارهای مشبک با الگوی ورونای تحت آزمایش های تجربی قرار گرفتند. آزمایش های فشاری و کششی که با استفاده از یک دستگاه تست یونیورسال انجام شد، بارهای بحرانی کمانش و خواص مکانیکی نمونه های بهینه سازی شده را ارزیابی کردند. همچنین، استفاده از دستگاه رشته پیچی توسعه یافته موجب دستیابی به کاهش قابل توجهی در هزینه های تولید نسبت به روش های مرسوم شد. به علاوه، امکان تولید ساختارهایی با هندسه های پیچیده و پروفیل های غیردورانی مانند بال های هواپیما و هیدروفویل ها فراهم گردید. این قابلیت ها موجب افزایش انعطاف پذیری در طراحی و استفاده از مواد کامپوزیتی پیشرفته در پروژه های مهندسی گردیده است. نتایج نشاندهنده قابلیت دستگاه و روش های توسعه یافته در تولید ساختارهای کامپوزیتی با عملکرد بالا در عین کاهش هزینه های تولید است. این پژوهش به پیشرفت طراحی ساختارهای سبک وزن کمک می کند و رویکردی عملی برای کاربردهای مهندسی در هوافضا و سایر صنایع ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

ساختارهای مشبک کامپوزیتی ، رشته پیچی ، بهینه سازی ، دستگاه کنترل شده کامپیوتری ، آزمون کمانش ، ساختارهای سبک وزن ، هندسه پیچیده ، طراحی کامپوزیت