Արտադրողները սիրում են պարծենալ ածխածնային մանրաթելերի տեղադրմամբ, ուստի Հեծանվորդը որոշեց ուսումնասիրել, թե դա ինչ է նշանակում և ինչպես է դա ազդում աշխատանքի վրա:
Հեծանիվը, իհարկե, ամանորյա լավագույն նվերն է, բայց, բացառությամբ լակոտի, այն նաև ամենադժվարն է փաթաթելը: Այնպես որ, խղճա շրջանակների խեղճ դիզայներին, ով ստիպված է փաթաթել և ծածկել ածխածինը իր բարդ ոլորանների շուրջն այնպես, որ, երբ թխվել և ավարտվել է, շրջանակը տրամադրում է ցանկալի զբոսանքի զգացողությունը: Ածխածնային մանրաթելից շրջանակի կառուցումը բարդ 3D գլուխկոտրուկ է, որը խավարում է Ռուբիկի խորանարդը:
Ածխածնի գեղեցկությունն այն է, որ, ի տարբերություն մետաղի, բազմաթիվ կտորներ կարող են շերտավորվել խաչմերուկի տարբեր աստիճաններով և համընկնել՝ շատ խիստ վերահսկողություն ապահովելու համար հեծանիվների շրջանակի ցանկացած կետում պահանջվող կատարողական հատկանիշների և ուժի վրա:Բացասական կողմն այն է, որ ածխածինը անիզոտրոպ է. այն ավելի ամուր է մի ուղղությամբ, քան մյուսը փայտի նմանությամբ, ինչը նշանակում է, որ ուժը կախված է մանրաթելերի ուղղությունից: Որպեսզի ածխածինը զգալի բեռներ կրի, ուժերը պետք է ուղղվեն նրա մանրաթելերի երկայնքով, ինչը բացարձակապես կարևոր է դարձնում մանրաթելի ուղղությունը: Հեծանիվների շրջանակի բաղկացուցիչ հատվածները ուժեր են կրում մի քանի ուղղություններով, ինչը նշանակում է, որ ածխածնային մանրաթելերը նույնպես պետք է անցնեն մի քանի ուղղություններով: Ահա թե ինչու տարբեր շերտեր ունեն իրենց մանրաթելերը տարբեր անկյուններում, սովորաբար՝ 0° (գծով), +45°, -45°, +90° և -90°, և իսկապես դիզայներների կողմից ընտրված ցանկացած անկյուն, եթե այն կստեղծի ցանկալի հատկանիշները:.
Խորքերում
Այդպես է բոլոր ածխածնային շրջանակների համար: Փայլուն արտաքինի տակ կան ածխածնային մանրաթելերի բազմաթիվ շերտեր, որոնց կոշտությունը, ամրությունը, ձևը, չափերը, դիրքերը և կողմնորոշումները մանրակրկիտ պլանավորված են, սովորաբար համակարգչային ծրագրային փաթեթների և ինժեներների փորձի համադրությամբ:Սա հայտնի է որպես lay-up ժամանակացույց, կամ պարզապես lay-up: Երբ ածխածնային ոլորահատ սղոցը ավարտվի, հեծանիվը պետք է լինի թեթև, արձագանքող, ծախսարդյունավետ և ի վիճակի լինի դիմանալ հեծանվավազքի ամենածայրահեղ ուժերին:
Պրոֆեսոր Դեն Ադամսը, Սոլթ Լեյք Սիթիում Յուտայի համալսարանի կոմպոզիտային մեխանիկայի լաբորատորիայի տնօրենը, ինքն էլ խելամիտ հեծանվորդ էր և մասնակցում էր Trek-ի առաջին ածխածնային շրջանակների մշակմանը, ասում է, որ ածխածնից որևէ բան կառուցելն ամեն ինչն է։ դասավանդման ճիշտ ժամանակացույցի մասին: «Դա հստակեցնում է առանձին շերտերի կամ ածխածնի/էպոքսիդային նախածանցի շերտերի կողմնորոշումը, որոնք շարված են՝ վերջնական մասի հաստությունը կազմելու համար», - ասում է նա: «Շրջանակի որոշ մասեր ավելի հեշտ է տեղադրվել, քան մյուսները: Խողովակները համեմատաբար պարզ են, բայց դրանց միջև եղած հանգույցները ամենաբարդ շերտավոր տեղադրումներից են, որոնք դուք կտեսնեք արտադրական մասերում ցանկացած արդյունաբերության մեջ, որն օգտագործում է ածխածինը կառուցվածքային առումով, ներառյալ օդատիեզերական և ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը:':
Ածխածնի անիզոտրոպ բնույթը նույնպես կարևոր է դարձնում ճիշտ ածխածնի ընտրությունը:Ամենապարզ դեպքում ածխածնի մատակարարման երկու եղանակ կա: Միակողմանի (UD) ունի բոլոր ածխածնային մանրաթելերը, որոնք անցնում են մեկ ուղղությամբ, միմյանց զուգահեռ: UD-ի այլընտրանքը հյուսված գործվածքն է կամ «կտորը»: Այն ունի մանրաթելեր, որոնք անցնում են երկու ուղղություններով՝ միմյանց տակով և ուղիղ անկյան տակ անցնելով՝ ածխածնային մանրաթելի դասական տեսք հաղորդելու համար: Ամենապարզ գործվածքում, որը հայտնի է որպես հասարակ գործվածք, մանրաթելերը ժանյակավորվում են յուրաքանչյուր խաչմերուկի տակ և վերևում (կոչվում է «1/1»)՝ ցանցանման օրինակ ստեղծելու համար: Կան բազմաթիվ այլ հնարավոր հյուսված նախշեր: Twill-ը (2/2) մի փոքր ավելի ազատ է, այնքան ավելի հեշտ է ծածկել և հեշտությամբ ճանաչելի իր անկյունագծով, որը նման է շևրոնների:
Մանրաթելի մոդուլը (առաձգականության չափանիշ) նույնպես հիմնարար է տվյալ շերտավորման համար: Մոդուլը սահմանում է, թե որքան կոշտ է մանրաթելը: Ստանդարտ մոդուլային մանրաթելը՝ 265 գիգապասկալ (GPa) գնահատված, ավելի քիչ կոշտ է, քան 320 ԳՊա գնահատված միջանկյալ մոդուլային մանրաթելը:Ավելի քիչ բարձր մոդուլի ածխածին է պահանջվում նույն կոշտության բաղադրիչներ պատրաստելու համար, ինչը հանգեցնում է ավելի թեթև արտադրանքի: Հետևաբար, ավելի բարձր մոդուլի մանրաթելերը կարող են թվալ որպես նախընտրելի ընտրություն, բայց կա մի որսորդություն: Նմանություն կարելի է անել ռետինե ժապավենի հետ՝ ընդդեմ սպագետտիի: Ռետինե ժապավենը շատ առաձգական է (ունի ցածր մոդուլ) և կարող է ճկվել կիրառվող շատ քիչ ուժով, բայց չի կոտրվի, գումարած այն կվերադառնա իր սկզբնական ձևին ճկվելուց հետո: Մյուս կողմից, սպագետին շատ թունդ է (բարձր մոդուլ), ուստի կդիմանա դեֆորմացիային մինչև մի կետ, իսկ հետո պարզապես կոտրվում է: Շուկայավարման բաժինները հաճախ պարծենում են շրջանակի վերջին ձևավորման մեջ որոշակի մանրաթելային մոդուլի ընդգրկմամբ, բայց շատ դեպքերում հեծանիվների շրջանակը մի քանի տեսակի մոդուլների մանրակրկիտ հավասարակշռություն է դասավորության մեջ, որպեսզի ապահովի կոշտության, ամրության և ճկունության ցանկալի համադրություն:.
Կա ևս մեկ փոփոխական, որը պետք է դիտարկել: Ածխածնային մանրաթելի մեկ շարանը չափազանց բարակ է, շատ ավելի բարակ, քան մարդու մազը, ուստի դրանք միավորվում են՝ ձևավորելով այն, ինչ կոչվում է «քարշակ»:Հեծանիվների համար քարշակը կարող է պարունակել 1000-ից 12000 թել, թեև 3000-ը (գրված է որպես 3K) ամենատարածվածն է:
մանրաթել սա, մանրաթել այն
Սրանք հիմունքներն են, բայց լեյ-ապ ստեղծելը բարդանում է: «Մաքուր ուժի և կոշտության տեսանկյունից իդեալական կոմպոզիտը կունենար մանրաթելի առավելագույն հարաբերակցությունը խեժին և նվազագույն թեքումը մանրաթելում», - ասում է բժիշկ Փիթեր Գիդինգսը, Բրիստոլի Ազգային կոմպոզիտային կենտրոնի հետազոտող ինժեներ, ով ունի. աշխատել է հեծանիվներով և երկար տարիներ վարել դրանցով: «Միակողմանի մանրաթելերը, առնվազն տեսականորեն, լավագույն ընտրությունն են դրա համար: UD նյութերն ունեն կոշտության և քաշի հարաբերակցությունը մանրաթելերի ուղղությամբ: Ցավոք, UD կոմպոզիտները ավելի ենթակա են վնասվելու և, երբ վնասվել են, ավելի հավանական է, որ տապալվեն, քան հյուսված գործվածքները:'
Բացառապես UD ածխածնի շերտերից շրջանակ կառուցելու համար կստեղծվի մի հեծանիվ, որը վտանգավոր փխրուն է, էլ չասած նյութի և աշխատաժամանակի ծախսերի պատճառով չափազանց թանկ:Հետևաբար, հյուսված ածխածինը գերակշռում է և ակնհայտ ընտրություն է ցանկացած տարածքի համար, որտեղ կան ամուր կորեր և բարդ հոդերի ձևեր: Ավելին, մարդկանց դուր է գալիս դրա տեսքը: «Գեղագիտական առումով հյուսված նյութերը համարվում են ավելի լավ տեսք, քան միակողմանի նյութերը, և կոմպոզիտի հանրության ընկալումը հյուսված գործվածք է», - ասում է Գիդինգսը: «Իրականում, շատ արտադրողներ ներկում են [հետևաբար թաքցնում] այն հատվածները, որտեղ շրջանակի կառուցվածքը թույլ չի տալիս հարթ, հյուսված տեսք ունենալ»:
Պատրաստման հեշտությունը պետք է հաշվի առնել նաև աշխատանքի ժամանակացույցի վրա՝ հաշվի առնելով աշխատուժի ծախսերը: Բարդ հոդերի և ձևերի համար շատ ավելի երկար ժամանակ կպահանջվի UD մանրաթելերով իդեալական շերտ ստեղծելու համար: Սա ևս մեկ պատճառ է, թե ինչու հյուսված գործվածքները ածխածնային հեծանիվ արտադրողների նախընտրելի ընտրությունն են: «Հյուսված կտորի հետ աշխատելն ավելի հեշտ է, քան UD-ն, և այն պահանջվող ձևին համապատասխանեցնելու համար ավելի քիչ հմտություն է պահանջում», - ասում է Գիդինգսը: «UD-ն հակված է պառակտվելու կամ թեքվելու բարդ ձևերի շուրջ։ Ազատ հյուսված գործվածքները ավելի հեշտությամբ են համապատասխանում, և կառուցվածքի ընդհանուր ամրությունը ավելի քիչ է ազդում արտադրության փոքր թերություններից:«
Արտադրողները, ամենայն հավանականությամբ, կընտրեն հյուսված ածխածնի շերտավորումը ամենաբարդ հատվածներում, ինչպիսիք են ներքևի փակագիծը և գլխի խողովակի հանգույցները, բայց դա դեռ այնքան էլ պարզ չէ, որքան թվում է, քանի որ կա ևս մեկ գործոն, որը պետք է հաշվի առնել: «Դուք ցանկանում եք պահպանել մանրաթելերի կողմնորոշման շարունակականությունը ոչ միայն հանգույցների շուրջ, այլ դրանց միջով և դրանցից դուրս», - ասում է Փոլ Ռեմին, Scott Sports-ի հեծանիվների ինժեներ: «Կարող են լինել բարդ թեքություններ այնպիսի հանգույցում, ինչպիսին է ներքևի փակագիծը, այնպես որ դուք պետք է մտածեք մանրաթելերի կողմնորոշումը շարունակելու և բեռնվածությունը դրանց վրա տեղափոխելու միջոց»:
Այստեղ է, որ շրջանակային ինժեներները, ինչպիսին Ռեմին է, շնորհակալ են համակարգչային գիտության աջակցության համար: Նախկինում միակ միջոցը իմանալու, թե ինչպես կարող են ազդել դասավորության ժամանակացույցի տարբեր փոփոխությունները վերջնական արդյունքի վրա, դա եղել է մի քանի նախատիպեր ստեղծելն ու փորձարկելը, սակայն այժմ տեղադրման ժամանակացույցը կարող է շատ բարձր ճշգրտությամբ փորձարկվել համակարգիչների կողմից նախքան մանրաթելի մի շղթան ընկել է շրջանակի կաղապարի մեջ:
«Նախկինում իսկապես դժվար էր իմանալ, թե ինչ ազդեցություն կարող է ունենալ լեյ-ափի միայն մեկ մասի փոփոխությունը կադրի աշխատանքի վրա», - ասում է Ռեմին:
Բոբ Պարլին, Մասաչուսեթսի Parlee Cycles-ի հիմնադիրը, հիշում է այն հին օրերը, երբ համակարգիչները բավականին սիրալիր էին ասում., այնպես որ սկզբում ես կարող էի դրանք մշակել ինքս իմ գլխում: Պարլին այդ ժամանակվանից զիջել է, որ համակարգչային վերջավոր տարրերի վերլուծությունը (FEA) ունի իր տեղը: «Ի սկզբանե ես չէի անցքեր շրջանակի խողովակների մեջ [մալուխի մուտքի կետերի կամ շշերի վանդակի ամրացման համար], քանի որ դրանք պոտենցիալ թույլ կետեր էին, բայց այժմ FEA-ն մեզ ասում է, թե ինչ անել՝ ամրացնելու համար այդ անցքը», - ասում է նա։
Հաշվարկային հզորության ավելացումը ավելի ու ավելի բարդ ծրագրաշարի հետ միասին ճարտարագետներին թույլ է տալիս կարճ ժամանակում վերլուծել բազմաթիվ վիրտուալ մոդելներ և առաջ մղել դիզայնի և նյութերի սահմանները:Ըստ մասնագիտացված դիզայներ Քրիս Մեերտենսի՝ «Iteration-ը խաղի անվանումն է։ FEA գործիքները ստեղծում են շրջանակի ներկայացուցչական մոդել, և նպատակն է ստանալ յուրաքանչյուր մանրաթել: Ծրագրաշարն ինձ թույլ է տալիս նախագծել յուրաքանչյուր շերտ՝ հիմնվելով 17 բեռնվածքի դեպքերի օպտիմալացման մոդելի վրա, որոնք մենք ունենք մոդելի շրջանակի համար։'
Ինչ է դա նշանակում, որ ծրագրաշարը հրահանգում է Meertens-ին, թե որքան ածխածին պետք է լինի շրջանակի յուրաքանչյուր հատվածում և օպտիմալ կողմնորոշումը մանրաթելերի համար: Այնուամենայնիվ, հմտությունը կայանում է նրանում, որ իմանալը, թե ինչն է հնարավոր և ինչ հնարավոր չէ ածխածնի տեղադրմամբ: Երբեմն համակարգիչը դուրս է թքում իդեալներ, որոնք հեռու են իդեալական լինելուց: «Շատ ժամանակ ես նայում եմ դրան և ասում. «Մենք ոչ մի կերպ չենք կարող դա անել», - ասում է Մեերտենսը: «Այսպիսով, ես զբաղված եմ լամինատե ծածկույթի ծրագրաշարով՝ վիրտուալ շերտերը կտրելու և դրանք վիրտուալ մանդրիլի վրա փաթաթելու համար՝ հիմնվելով արտադրության իրագործելիության և լամինատի օպտիմալացման վրա»::
Նույնիսկ համակարգչային ծրագրային ապահովման օգտագործումը կարող է օրեր տևել դրա վերծանման համար, և դեռ երկար ճանապարհ կա անցնելու մինչև lay-up-ը վերջնականապես սահմանվի:Մի ասպեկտ, որտեղ մարդկային տարրը էական է, համոզվելն է, որ մանրաթելերի ճիշտ դասակարգումն օգտագործվում է ճիշտ տեղում: Meertens-ն ասում է, որ «0° մանրաթելը շատ կոշտ է, բայց չունի հարվածի լավ ուժ, այնպես որ, կոմպոզիտային վնասը հանդուրժող պահելու համար մենք պետք է խուսափենք չափից շատ դնելուց այնպիսի վայրերում, ինչպիսին է ներքևի խողովակի հատակը: Այս փուլում ես կիմանամ, թե ինչ ձևեր են ինձ անհրաժեշտ, բայց հիմա ուզում եմ իմանալ, թե յուրաքանչյուր շերտից քանիսը: Այսպիսով, ես գործարկում եմ մեկ այլ օպտիմալացման ծրագիր, որն ինձ ասում է, թե ինչ հաստությամբ պետք է դրանք պատրաստեմ՝ հիմնականում շերտերի քանակը: Այն կվերլուծի շերտերի 30-ից 50 համակցություններ: Մենք չորս կամ հինգ անգամ կանցնենք վիրտուալ ծածկույթի և օպտիմիզացման ցիկլով՝ ամեն անգամ մի փոքր ավելի կարգավորելով շերտերը: Բայց ինչ-որ պահի մենք պետք է սեղմենք «Գնա» և ուղարկենք այն»:
Հստակ ուղեցույց
Դասարկման ժամանակացույցը նման է 3D քարտեզի, որը մանրամասնում է յուրաքանչյուր շերտի ձևավորված ածխածնի յուրաքանչյուր կտոր: «Շրջանակը բաժանված է ինը գոտիների՝ երկու նստատեղ, երկու շղթայակապ, ներքևի փակագիծ, նստատեղ, վերև, գլխի և ներքևի խողովակներ», - ասում է Meertens-ը:«Մենք նշում ենք տվյալը, որն առանցք է յուրաքանչյուր գոտու համար։ Ածխածնի յուրաքանչյուր կտորի կողմնորոշումը գոտում կապված է այդ տվյալների հետ: Ներքևի խողովակը կարող է ունենալ 45°, 30° և 0° գծեր՝ տեղական տվյալների համեմատ: Ընդհանուր առմամբ, ավելի բարձր ամրության նյութը օգտագործվում է առանց առանցքի, անկյան տակ: Որքան բարձր մոդուլի նյութը մենք օգտագործում ենք առանցքային՝ 0°-ում։'
Ստացված ֆայլը կարող է ունենալ մինչև 100 Մբ չափ և ի վերջո փոխանցվում է գործարանի հատակին: Գործարանի յուրաքանչյուր աշխատող ստանում է միայն շրջանակի այն հատվածին, որը պատասխանատու է ստեղծելու համար: Սա դեռ վերջնական արտադրության փուլը չէ: Կառուցված շրջանակն այս փուլում նախատիպ է, և այն պետք է փորձարկվի՝ ապահովելու համար, որ թվայնորեն նախագծված դասավորության արդյունքները գործնականում գործունակ շրջանակում են: Ուլտրաձայնային, ռենտգեն հետազոտությունը և ֆիզիկական դիսեկցիան բացահայտում են լամինատի հաստությունը: Ուրիշ տեղերում խեժի մատրիցը այրվելու է` բացահայտելու լամինացիայի որակը և արդյոք նյութը կամ մանրաթելերը տեղափոխվել են: Ճկման թեստերը պետք է ցույց տան նույն արդյունքները, ինչ FEA վերլուծությունը:Այնուամենայնիվ, ի վերջո, մարդն է, ով նրան հանում է ճանապարհի վրա:
«Հեծանիվ վարելը միակ միջոցն է, որով մենք կարող ենք իսկապես քանակականացնել այն», - ասում է Բոբ Պարլին: «Մենք կարող ենք ճկման և ծանրաբեռնվածության փորձարկումներ անել, բայց մենք պետք է դուրս գանք և քշենք այն, որպեսզի տեսնենք, թե արդյոք այն աշխատում է այնպես, ինչպես մենք ենք ուզում»: Երբ մոդելը անցնում է հավաքագրմանը, արտադրությանը վերջապես կանաչ լույս է տրվում:
Հեծանիվների արտադրության մեծ մասը տեղի է ունենում Հեռավոր Արևելքում, և դա էլ ավելի մեծ նշանակություն է տալիս նստատեղերի ժամանակացույցին: Մանրակրկիտ մանրամասն պլանը, եթե հետևվի տառին, պետք է ապահովի, որ այդ մեծ գործարաններից դուրս եկող ապրանքները նույնական երկվորյակներ են, որոնք փորձարկվել և անցել են վերջնական նախատիպի փուլում: Իհարկե, բրենդների մեծ մասը անընդհատ փորձարկում և վերստուգում է արտադրական շրջանակները՝ ապահովելու հետևողականություն, որպեսզի խանութներ հասնող հեծանիվները բավարարեն հաճախորդների սպասելիքները: Շատ դեպքերում արտադրողները կարող են նաև հետևել շրջանակի ողջ ճանապարհին, հենց առաջին մանրաթելերի ակունքներին: Ինչի մասին պետք է մտածել հաջորդ անգամ, երբ կանգնեք և հիանաք ձեր հպարտությամբ և ուրախությամբ:
