Bakit naging bagong paborito ng 'low-altitude economy' ang mga multi-axial carbon fibre warp-knitted fabrics?

Ano ang mga bagong kailangan na ipinapataw ng pag-unlad ng mababang-altitud na ekonomiya sa mga materyales?

Para sa mga drone at eVTOL, ang ‘kagaan’ ay hindi lamang nangangahulugan ng pagbawas ng timbang.

Ang pagbawas ng timbang ng isang eroplano ay maaaring bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya habang lumilipad, palawigin ang tagal ng paglipad, at dagdagan ang kakayahang magdala ng karga. Kaya naman, ang pagpapaliit ng timbang ng istruktura habang tiyakin ang kaligtasan at rigidity ng istruktura ay palaging isang pangunahing hamon sa disenyo ng mga eroplano sa mababang-altitud.

Kasabay nito, ang mga eroplano sa mababang-altitud ay kailangang harapin din ang mga kumplikadong kondisyon ng karga.

Ang katawan ng eroplano, mga braso, mga pakpak, mga propeller, at mga istrukturang nag-uugnay ay nakakaranas ng iba’t ibang uri ng karga habang lumilipad, kabilang ang tensyon, compression, bending, torsion, at vibration.

Ibig sabihin, ang ideal na istruktural na materyal ay dapat hindi lamang may mataas na lakas at rigidity, kundi dapat din itong maispesipiko na idisenyo upang tumugma sa direksyon ng mga puwersang kumikilos sa iba’t ibang bahagi ng istruktura.

Ito ang eksaktong lugar kung saan nakabatay ang mga pakinabang ng mga multi-axial na carbon fibre warp-knitted na tela.

Ano ang multi-axial na carbon fibre warp-knitted na tela?

Hindi tulad ng karaniwang 0°/90° na carbon fibre plain at twill weaves, ang multi-axial na warp-knitted na tela ay hindi lamang nag-iinterlace ng mga hibla.

Nagpapahintulot ito sa carbon fibres na ilagay sa iba’t ibang direksyon, halimbawa:

mga kombinasyon ng 0°, ±45°, at 90°, bukod pa sa iba pa.

Ang mga hibla sa iba’t ibang direksyon ay kumukuha ng mga load sa iba’t ibang direksyon, at ang mga warp-knitted na yarns naman ay nagse-secure sa bawat layer ng mga hibla upang mabuo ang isang buong istruktura.

Ang istrukturang ito ay nagpapahintulot sa oryentasyon ng mga hibla ng materyal na mas maayos na tugma sa aktwal na kondisyon ng stress na dinaranas ng produkto.

Sa madaling salita:

saanman kailangan ng puwersa na labanan sa isang tiyak na direksyon, mas maraming hibla ang maaaring iayos sa direksyon na iyon.

Ito ay nagpapagawa rin ng mga carbon fibre fabric na may multi-axial warp-knitting na partikular na angkop para sa mga istruktura ng eroplano at mga sasakyang lumilipad sa mababang altitud, na parehong nangangailangan ng mataas na antas ng pangkalahatang istruktural na pagganap at kahigitan sa timbang.

Bakit ito partikular na angkop para sa mga drone?

1. Pagdadala ng beban sa maraming direksyon upang tugunan ang mga kumplikadong pangangailangan sa beban

Ang mga drone ay hindi lamang nakakaranas ng mga puwersa mula sa isang direksyon lamang.

Halimbawa, habang lumilipad, ang mga bisig nito ay sabay na nakakaranas ng mga beban tulad ng bending, torsion, at vibration.

Kung gagamitin lamang ang mga unidirectional fibre lay-ups, mahirap tugunan ang mga pangangailangan sa mekanikal sa iba't ibang direksyon.

Sa kabilang banda, ang mga multi-axial na istruktura ay nagbibigay-daan sa mas makatuwirang disenyo ng mekanikal sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga hibla na nakaposisyon sa iba't ibang anggulo, tulad ng 0°, ±45°, at 90°.

Tiyak na:

mga hiblang 0° ang pangunahing nagdadala ng longitudinal tensile at compressive loads;

mga hiblang ±45° pahusayin ang pagtutol ng istruktura sa mga shear at torsional na karga;

habang mga 90° na hibla tumutulong na mapabuti ang lateral na katatagan.

Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga hibla sa iba’t ibang anggulo, maaaring makamit ang mas makatuwirang disenyo ng istruktura para sa pagdadala ng karga.

2. Nakakapagpabigat na mga pakinabang sa pagbawas ng timbang

Para sa mga eroplano, kahit ang kaunting pagbawas sa timbang ng istruktura ay maaaring magbigay ng mga konkretong benepisyo sa pagganap.

Ang carbon fibre ay may likas na mataas na specific strength at specific stiffness, na nagbibigay ng malaking mga pakinabang sa pagkamit ng lightweight na istruktura.

Bukod dito, ang multi-axial warp-knitted fabrics ay nagpapahintulot na idisenyo ang direksyon ng mga hibla batay sa mga katangian ng karga ng produkto, kaya naman nababawasan ang hindi kinakailangang pagpapalayer ng materyales habang natutugunan pa rin ang mga kinakailangan sa pagganap ng istruktura.

Dahil dito, ang paraan na ito ay hindi lamang isang simpleng ‘pangpalit ng mas mabigat na materyales sa mas magaan’, kundi isang paraan ng pagkamit ng lightweight na istruktura sa pamamagitan ng optimisasyon ng direksyon ng mga hibla.

Bakit ang multi-directional warp-knitted fabric ay nakakakuha ng higit na atensyon kaysa sa tradisyonal na mga tela?

Bukod sa kanilang mekanikal na katangian, ang multi-axial warp-knitted fabrics ay nag-aalok ng isa pang malaking pakinabang: ang kahusayan sa lay-up.

Sa tradisyonal na mga proseso ng paggawa ng composite, ang mga hibla na naka-orient sa iba’t ibang direksyon ay kadalasang kailangang putulin at ilagay nang hiwalay bago ito i-stack sa maraming layer ayon sa mga kinakailangan ng disenyo.

Ang multi-axial warp-knitted fabrics, gayunpaman, ay nagpapahintulot na pagsamahin ang mga hibla na naka-orient sa maraming direksyon sa isang solong, integrated na materyal nang pauna. Ibig sabihin, sa ilang mga istruktura, maaaring bawasan ang bilang ng mga hakbang sa lay-up, kaya’t nadadagdagan ang kahusayan sa paglalagay ng materyal.

Ito ay lalo pang mahalaga para sa hinaharap na mass production ng low-altitude aircraft.

Ito ay dahil, habang ang mga drone ay lumilipat mula sa ‘maliit na sukat na customisation’ patungo sa ‘mass production’, ang mga materyal ay hindi lamang dapat tumugon sa mga kinakailangan sa pagganap kundi dapat ding isaalang-alang ang:

kabuuang kahusayan sa produksyon, paggamit ng materyales, katatagan ng proseso, at gastos sa pagmamanupaktura.

Kaya naman, ang halaga ng mga tela na may maraming aksis na binibihis ay hindi lamang nakasalalay sa kanilang ‘pagganap bilang materyales’ kundi pati na rin sa kanilang ‘kahusayan sa pagmamanupaktura’.

Saan pa kaya magagamit ang mga tela na may maraming aksis na carbon fibre sa hinaharap?

Dahil patuloy na umuunlad ang ekonomiya sa mababang-altitud, ang aplikasyon paggamit ng mga materyales na carbon fibre na may maraming aksis ay hindi limitado sa mga indibidwal na bahagi.

Mga lugar na dapat obserbahan sa hinaharap ay kinabibilangan ng:

1. Mga istruktura ng katawan ng UAV

Ginagamit sa mga panlabas na balat ng katawan, mga istrukturang nagdadala ng beban, at iba pang bahagi upang mabawasan ang timbang at palakasin ang istruktura.

2. Mga bisig ng UAV

Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga hibla na nakaposisyon sa iba’t ibang direksyon, nadadagdagan ang resistensya ng mga bisig laban sa pagkiling at pag-ikot.

3. Mga Pakpak at mga istruktura ng pakpak

Ang oryentasyon ng hibla ay idinisenyo batay sa mga katangian ng karga sa iba’t ibang bahagi ng pakpak upang makamit ang optimal na istruktura.

4. Katawan ng eVTOL at mga panloob na istrukturang nagdadala ng karga

Nakakatugon sa buong hanay ng mga kinakailangan ng malalaking eroplano para sa mataas na lakas, mabigat na konstruksyon, at istabilidad ng istruktura.

5. Mga rotor at iba pang kompositong bahagi

Idinidesenyo ang pagkakalagay ng mga hibla ayon sa tiyak na direksyon ng karga upang magbigay ng mga solusyon sa materyales para sa mga kumplikadong kompositong istruktura.

Weinuo: Nagbibigay ng mga materyales na carbon fibre para sa mga eroplano sa mababang altitud

Bilang isang tagapag-suplay ng mga kompositong carbon fibre, ang Weinuo ay nag-ofer ng hanay ng mga Produkto kabilang ang carbon fibre woven fabrics mga tela na may unidirectional reinforcement, prepregs, multi-axial warp-knitted fabrics, mga panel ng carbon fibre, at mga bahaging hinugot gamit ang CNC machine, kasama na ang komprehensibong kakayahan sa pagproseso mula sa mga hilaw na materyales hanggang sa mga semi-nakumpletong produkto.

Lalo na, ang linya ng produksyon ng carbon fibre multi-axial warp-knitted ay kakayahang magbigay ng mga solusyon sa materyal na may iba’t ibang oryentasyon ng hibla at kombinasyon ng gramatura upang tugunan ang iba’t ibang pangangailangan sa disenyo ng istruktura ng mga kliyente.

Sa harap ng mabilis na pag-unlad ng ekonomiya sa mababang-altitud, ang inobasyon sa materyal ay lumalabas bilang pangunahing pampaginhawa sa pagmamagaan ng mga eroplano.

Sa hinaharap, ang mga carbon fibre multi-axial warp-knitted na tela ay maaaring maging isa sa mga pangunahing materyal na magpapahintulot sa mas maraming eroplano sa mababang-altitud na ‘lumipad nang may mas magaan na karga’.