हाल के वर्षों में, कृषि, बुनियादी ढांचे के निरीक्षण, आपदा जांच और अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों से लेकर अवकाश अनुप्रयोगों तक, विभिन्न क्षेत्रों में मानव रहित हवाई वाहनों (ड्रोन) का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। विभिन्न प्रकार के यूएवी हैं, लेकिन गति और ऊंचाई को नियंत्रित करने के लिए चार या अधिक रोटार के साथ बहु रोटर विमान मुख्यधारा है। एक बहु-पंख वाला धड़ पेलोड बढ़ाने के लिए हल्का और जोर का समर्थन करने के लिए कठोर होना चाहिए। यद्यपि संरचना का निर्माण करना आसान है, कुछ समस्याओं पर विचार किया जाना चाहिए, जैसे कि कई भागों के जोड़ के कारण वजन में वृद्धि और भौतिक आकार के कारण शरीर की संरचना की सीमा। सुवाह्यता और कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए, यह धड़ के निर्माण के लिए 3D CFRP का उपयोग करने का एक आदर्श तरीका है। सामग्री व्यवस्था को अनुकूलित करके, अनावश्यक सामग्री की एक निश्चित मात्रा को समाप्त किया जा सकता है, और तंतुओं को लोड के सापेक्ष अनिसोट्रॉपी का लाभ उठाने के लिए उन्मुख किया जा सकता है। टोपोलॉजी द्वारा धड़ संरचना का अनुकूलन सहयोगी टीम ने आधार के रूप में मौजूदा धड़ का उपयोग करते हुए, विश्लेषण के लिए ऊपरी भाग के प्रारंभिक आकार को डिजाइन किया। हालांकि मौजूदा फ्यूजलेज डिज़ाइनों में किनारों हैं, वे मोल्ड की मशीनेबिलिटी को ध्यान में रखते हुए चिकनी, निरंतर सतहों और पर्याप्त ड्राफ्ट कोणों को फिर से डिजाइन करते हैं। केंद्र सपाट है और जीपीएस रिसीवर एंटीना को समायोजित कर सकता है।
विश्लेषण के लिए प्रारंभिक आकार मॉडल। केंद्र सपाट है और जीपीएस रिसीवर एंटीना को समायोजित कर सकता है।
मौजूदा बॉडी लगभग 1.5 मिमी की मोटाई के साथ ABS रेजिन से बनी है, और इसमें पूरी तरह से बंद बैग के आकार का मोनोमर शेल संरचना है। इस कारण से, डिजाइन रेंज की गणना के लिए विश्लेषण मॉडल के रूप में 2 मिमी की मोटाई वाले शेल का उपयोग किया जाता है। चूंकि कार्बन फाइबर जीपीएस एंटीना के चारों ओर एक समतल क्षेत्र पर रखा जाएगा, इसलिए यह क्षेत्र डिजाइन के दायरे में शामिल नहीं है। धड़ ऊपरी भाग और धड़ के निचले हिस्से से बना होता है, जो जोड़ों और शिकंजे की बहुलता से जुड़ा होता है। पेंच स्थिति तत्वों को जोड़कर बन्धन की स्थिति का अनुकरण किया जाता है। सीमा की स्थिति और टोपोलॉजी अनुकूलन परिणाम
जब एक विमान हवा में घूमता है, तो शरीर विभिन्न बलों के अधीन होता है जिन्हें मापना या अनुमान लगाना मुश्किल होता है। इस परियोजना में, वास्तविक परिस्थितियों का उपयोग किए बिना एक मॉडल मामले के रूप में, टीम ने उस आधार को तय किया जिस पर लोड संलग्न किया जाएगा और रोटर के चारों कोनों (लोड केस) पर लागू छह अलग-अलग लोड/टॉर्क विविधताओं के लिए स्थितियां बनाई गईं। फिर, छह अलग-अलग लोड मामलों के तहत उच्चतम कठोरता पैदा करने वाली आकृति निर्धारित की जाती है। इस पेपर के विश्लेषण परिणाम विशिष्ट मॉडल स्थिति के लिए अनुकूलन परिणाम हैं, और वास्तविक मशीन पर व्यापक रूप से लागू नहीं किए जा सकते हैं।
अनुकूलन परिणामों के अनुसार आकार को फिर से डिज़ाइन करें सभी छह लोड मामलों को ध्यान में रखते हुए, अनुकूलन परिणाम अपेक्षाकृत समान ग्रिड पैटर्न द्वारा पूरी तरह से कवर किए गए आकार की ओर ले जाते हैं। एकाधिक सीमा शर्तों को सेट करने से संभावित रूप से उच्च-थ्रूपुट परिणाम प्राप्त हो सकते हैं। विश्लेषण के परिणाम परिमित तत्व जाल डेटा हैं, जिनका उपयोग सीएडी डेटा के रूप में नहीं किया जा सकता है। इसलिए, परिणामों के अनुसार बेहतर धड़ आकार का पुनर्निर्माण किया जाता है। विनिर्माण विधि: अनुकूलित फाइबर प्लेसमेंट तकनीक (टीएफपी) अनुकूलित फाइबर प्लेसमेंट प्रीफॉर्म बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों में से एक है, जिसमें आधार कपड़े पर निरंतर लंबे कार्बन फाइबर का एक गुच्छा सिल दिया जाता है। यद्यपि इस पद्धति को विमान के पुर्जों और अन्य अनुप्रयोगों में लागू किया गया है, जापान में लगभग कोई व्यावसायिक मामला नहीं है, और जितनी जल्दी हो सके प्रौद्योगिकी की स्थापना करके भविष्य के व्यावसायिक विकास की उम्मीद की जा सकती है। इस अध्ययन में, इस पद्धति का उपयोग करके, अनिसोट्रॉपी को खोए बिना विमान के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए अनुकूलन परिणामों के अनुसार कार्बन फाइबर की व्यवस्था की जाती है। चूंकि प्रीफॉर्म को समतल रूप में बनाया गया है, इसलिए प्रीफॉर्म को इस तरह से डिजाइन किया जाना चाहिए कि बनाने के बाद का आकार सपाट और खुला हो, ताकि बनाने की प्रक्रिया के दौरान मोल्ड में 3 डी आकार को फिर से बनाया जा सके।
VARTM CFRP मोल्डिंग VARTM एक राल ट्रांसफर मोल्डिंग (RTM) तकनीक है जिसमें मोल्ड का उपयोग मोल्डिंग के लिए किया जाता है और तरल राल संसेचन के दौरान वैक्यूम प्रेशर सक्शन लगाया जाता है। एक प्रीफॉर्म को एक तरफा एल्यूमीनियम मोल्ड (धड़ की बाहरी सतह पर महिला मोल्ड) में रखा जाता है और बैगिंग सामग्री के साथ सील कर दिया जाता है। वैक्यूम सक्शन का उपयोग थर्मोसेटिंग रेजिन के संसेचन में सहायता के लिए किया जाता है, जिसे बाद में एक आटोक्लेव में ठीक किया जाता है। पहिले के थोड़े बड़े आकार के कारण, पहले प्रोटोटाइप के तंतु दाँतेदार होते हैं। इसे ठीक करने के लिए, दूसरे प्रोटोटाइप के डिजाइन चरण में, पहिले के केंद्र तल और धड़ सतह के बीच ऑफसेट मान को बदलकर आयामों को समायोजित किया जाता है। पहले प्रोटोटाइप में गुणवत्ता की समस्याएं हैं, जिसमें कार्बन फाइबर में अपर्याप्त राल संसेचन और कार्बन फाइबर बंडल में अवशिष्ट स्थान और voids शामिल हैं। वैक्यूम बैगिंग, संसेचन और आटोक्लेव उत्पादन की प्रक्रिया में, निम्नलिखित प्रतिवादों को अपनाया गया: कांच के कपड़े काटने की प्रक्रिया को बदलना; राल की चिपचिपाहट कम करें; पहिले सेटिंग के मोल्ड पक्ष को उलटना; संसेचन प्रक्रिया बदलें। परिणाम बताते हैं कि कांच के कपड़े का संसेचन प्रभाव बेहतर होता है, लेकिन सतह पर और कार्बन फाइबर बंडल के अंदर अधिक रिक्तियां होती हैं। वर्तमान में, ढाला भागों की गुणवत्ता में सुधार के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है। टीम ने विमान पर उड़ान परीक्षण किया और इसकी व्यावहारिकता का मूल्यांकन किया। पायलट ने गतिशीलता का परीक्षण किया। परिणाम संतोषजनक हैं, क्योंकि स्टीयरिंग के दौरान प्रतिक्रिया एबीएस राल विमान की तुलना में बेहतर है। टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन और CFRP सामग्री के संयोजन से हल्के और उच्च कठोरता दोनों के साथ उच्च-प्रदर्शन वाले संरचनात्मक भाग प्रदान करने की उम्मीद है। इस अध्ययन ने सत्यापित किया कि मल्टी विंग बॉडी पर टीएफपी प्रीफॉर्म का उपयोग करके त्रि-आयामी सीएफआरपी संरचना बनाई जा सकती है। भविष्य में, प्रीफॉर्म डिज़ाइन और कार्बन फाइबर कम्पोजिट मोल्डिंग विधियों के ज्ञान को जमा करके, यह उम्मीद की जा सकती है कि एयरोस्पेस क्षेत्र से विभिन्न उत्पादों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा।
