Pengembangan struktur isogrid komposit menggunakan teknologi deposisi inovatif

Pembuat mesin COMEC (Chieti, Italia), dengan dukungan organisasi R&D komposit CETMA (Brindisi, Italia), telah membangun struktur isogrid komposit menggunakan teknologi deposisi yang inovatif. Ini dikembangkan dalam proyek penelitian berjudul “Studi produk inovatif dan solusi proses berdasarkan penggunaan industri bahan canggih ” didanai oleh wilayah Abruzzo Italia sebagai bagian dari “POR FESR Abruzzo 2014-2020” program.

Struktur isogrid digunakan dalam berbagai aplikasi dan konfigurasi. Struktur ini biasanya terdiri dari kulit tipis luar yang terhubung secara integral ke kisi penguat. Pengulangan elemen penguat memungkinkan distribusi beban yang efisien, membuatnya kurang sensitif terhadap kerusakan akibat benturan, delaminasi, dan penyebaran cacat. Ketika kisi memiliki pola segitiga, ia memiliki perilaku mekanis yang mirip dengan bahan isotropik. Desain struktur isogrid memerlukan cetakan hibrid yang terdiri dari bagian aluminium eksternal dan cetakan Teflon internal yang memiliki cetakan struktur isogrid untuk melakukan pengendapan bahan penarik yang belum dikonsolidasikan. Cetakan hibrida diperlukan untuk mendapatkan pemadatan yang optimal dari susunan penarik — dengan memanfaatkan koefisien ekspansi termal (CTE) yang berbeda dari Teflon, sementara pada saat yang sama menawarkan struktur penahan aluminium eksternal yang kaku.

Teknologi deposisi, yang dikembangkan oleh COMEC, terutama terdiri dari dua elemen, robot enam sumbu dan kepala deposisi towpreg. Solusinya melibatkan penggunaan robot antropomorfik dengan enam derajat kebebasan, tiga ditugaskan ke lengan untuk operasi pemosisian kepala deposisi yang terhubung ke pergelangan tangan dan tiga ditugaskan ke pergelangan tangan itu sendiri untuk orientasi kepala. Solusi teknologi yang diusulkan untuk kepala deposisi memasukkan tow kering, yang kemudian diresapi dengan resin melalui sistem in-line. Impregnasi terjadi di dalam kepala deposisi, dengan mengintegrasikan unit yang memungkinkan serat menjadi basah dengan resin in-situ. Sistem impregnasi in-line mengurangi biaya — produk setengah jadi lebih mahal daripada tulangan kering yang digunakan di sini, dan juga memerlukan penyimpanan beku/dingin, tidak diperlukan oleh bahan serat kering.

Terminal kepala deposisi adalah area terakhir yang dilalui derek sebelum deposisi. Derek keluar dari mata pengendapan diresapi dan diendapkan pada permukaan cetakan isogrid hibrida. Untuk memastikan pemadatan yang baik dari lapisan komposit, roller digunakan untuk memberikan tekanan yang sesuai pada derek yang baru diresapi dan diposisikan.

Setelah deposisi lapisan towpreg dalam cetakan teflon, CETMA melakukan proses konsolidasi, menggunakan cetakan aluminium eksternal dalam keadaan hot press. Siklus polimerisasi tergantung pada resin yang digunakan untuk towpreg. Dalam hal ini, resin adalah epoksi dan polimerisasi lengkap membutuhkan suhu 120 ° C.

Struktur isogrid yang dibuat menggunakan komposit merupakan alternatif yang berpotensi menarik untuk struktur sandwich yang digunakan di lingkungan yang tidak bersahabat. Konfigurasi fleksibel mereka memungkinkan aplikasi berkinerja tinggi di berbagai industri. Berkat keserbagunaan mesin impregnasi yang dikembangkan oleh COMEC, yang dapat digunakan dengan hampir semua kombinasi serat/matriks, struktur isogrid dengan bahan komposit yang berbeda dapat segera diproduksi.

CETMA dengan senang hati mendukung pengembangan ini, dan tim R&D COMEC menghargai kontribusi CETMA untuk proyek ini:“Kolaborasi dengan CETMA telah memungkinkan pertumbuhan pengetahuan dan konsolidasi kemitraan yang semakin kuat yang ditujukan untuk inovasi.”