Eksterlandaj esploroj en la kampo de kompozitaj materialoj por fervoja trafiko daŭras de preskaŭ duonjarcento.Kvankam la rapida disvolviĝo de fervoja trafiko kaj altrapida fervojo en Ĉinio kaj la aplikado de hejmaj kunmetitaj materialoj en ĉi tiu kampo estas en plena svingo, la plifortigita fibro de kunmetitaj materialoj vaste uzata en eksterlanda fervoja trafiko estas pli vitra fibro, kiu diferencas de. tiu de karbonfibraj kunmetaĵoj en Ĉinio.Kiel menciite en ĉi tiu artikolo, karbonfibro estas malpli ol 10% de la kunmetitaj materialoj por korpo evoluigitaj de TPI Composites Company, kaj la resto estas vitrofibro, do ĝi povas ekvilibrigi la koston certigante malpezan.La amasa uzo de karbonfibro neeviteble kondukas al kostmalfacilaĵoj, do ĝi povas esti uzata en iuj ŝlosilaj strukturaj komponantoj kiel boĝioj.
Dum pli ol 50 jaroj, Norplex-Micarta, produktanto de termofiksaj kunmetaĵoj, havas konstantan komercon farantan materialojn por fervojaj transitaplikoj, inkluzive de trajnoj, malpez-relaj bremsaj sistemoj, kaj elektra izolado por levitaj elektraj reloj.Sed hodiaŭ, la merkato de la firmao disetendiĝas preter relative mallarĝa niĉo en pli da aplikoj kiel muroj, tegmentoj kaj plankoj.
Dustin Davis, direktoro pri komerca disvolviĝo de Norplex-Micarta, opinias, ke fervojaj kaj aliaj amastransportaj merkatoj ĉiam pli disponigos ŝancojn por sia kompanio, same kiel aliajn komponaĵojn kaj provizantojn, en la venontaj jaroj.Estas pluraj kialoj de ĉi tiu atendata kresko, unu el kiuj estas la eŭropa adopto de la Fajro-normo EN 45545-2, kiu enkondukas pli rigorajn postulojn pri fajro, fumo kaj gas-protekto (FST) por amasa transporto.Uzante fenolikajn rezinsistemojn, kunmetaĵproduktantoj povas korpigi la necesajn fajro- kaj fumprotektajn trajtojn en siaj produktoj.
Krome, busaj, metrooj kaj trajnofunkciigistoj komencas rimarki la avantaĝojn de kunmetitaj materialoj en reduktado de brua vibrado kaj kakofonio."Se vi iam estis en la metroo kaj aŭdis metalan platon brui," Davis diris.Se la panelo estas farita el kunmetaĵo, ĝi silentigos la sonon kaj igos la trajnon pli trankvila."
La pli malpeza pezo de la kunmetaĵo ankaŭ igas ĝin alloga al busfunkciigistoj interesitaj pri reduktado de fueluzo kaj vastigado de ĝia intervalo.En raporto de septembro 2018, merkata esplorfirmao Lucintel antaŭdiris, ke la tutmonda merkato por kunmetaĵoj uzataj en amasa transportado kaj ekstervojaj veturiloj kreskos kun ĉiujara rapideco de 4,6 procentoj inter 2018 kaj 2023, kun potenciala valoro de $ 1 miliardo antaŭ 2023. Ŝancoj venos de diversaj aplikoj, inkluzive de eksteraj, internoj, kapuĉo kaj potenco-trajnaj partoj kaj elektraj komponantoj.
Norplex-Micarta nun produktas novajn partojn kiuj estas nuntempe testitaj sur malpezaj fervojlinioj en Usono.Krome, la firmao daŭre koncentriĝas pri elektrizsistemoj kun kontinuaj fibraj materialoj kaj kombinas ilin kun pli rapida resanigsistemoj."Vi povas redukti kostojn, pliigi produktadon kaj alporti la plenan funkciecon de FST-fenola al merkato," Davis klarigis.Dum kunmetitaj materialoj povas esti pli multekostaj ol similaj metalpartoj, Davis diras, ke kosto ne estas la aplika determinanta faktoro, kiun ili studas.
Luma kaj flamrezista
La renovigo de la aro de 66 ICE-3 Express-aŭtoj de eŭropa fervojfunkciigisto Duetsche Bahn estas unu el la kapabloj de kunmetitaj materialoj por renkonti la specifajn bezonojn de klientoj.La klimatizilsistemo, pasaĝera distra sistemo kaj novaj sidlokoj aldonis nenecesan pezon al la ICE-3 relvagonoj.Krome, la origina lamenlignoplanko ne renkontis la novajn eŭropajn fajronormojn.La firmao bezonis plankosolvon por helpi redukti pezon kaj plenumi kontraŭ fajroprotektonormojn.Malpeza kunmetita planko estas la respondo.
Saertex, fabrikisto de kunmetitaj ŝtofoj bazita en Germanio, ofertas LEO®-materialan sistemon por siaj plankoj.Daniel Stumpp, tutmonda estro de merkatado ĉe Saertex Group, diris, ke LEO estas tavoligita, ne-kripita ŝtofo, kiu ofertas pli altajn mekanikajn ecojn kaj pli grandan malpezan potencialon ol teksitaj ŝtofoj.La kvar-komponenta kompona sistemo inkluzivas specialajn fajrorezistajn tegaĵojn, vitrofibro-plifortikigitajn materialojn, SAERfoam® (kernmaterialon kun integraj 3D-vitrofibropontoj), kaj LEO-vinilesterajn rezinojn.
SMT (ankaŭ bazita en Germanio), kunmetaĵmateriala produktanto, kreis la plankon per vakua plenigprocezo uzante recikleblajn siliciajn vakuosakojn faritajn fare de Alan Harper, brita firmao."Ni ŝparis ĉirkaŭ 50 procentojn de la pezo de la antaŭa lamenligno," diris Stumpp."La LEO-sistemo baziĝas sur kontinuaj fibraj laminaĵoj kun neplenigita rezina sistemo kun bonegaj mekanikaj ecoj... . Krome, la komponaĵo ne putriĝas, kio estas granda avantaĝo, precipe en lokoj kie neĝas vintre kaj la planko estas malseka."La planko, supra tapiŝo kaj kaŭĉuka materialo ĉiuj plenumas la novajn flamrezistajn normojn.
SMT produktis pli ol 32,000 kvadratfutojn da paneloj, kiuj estis instalitaj en proksimume triono de la ok ICE-3-trajnoj ĝis nun.Dum la renoviga procezo, la grandeco de ĉiu panelo estas optimumigita por konveni apartan aŭton.La OEM de la ICE-3-kabinaŭto estis tiel imponita kun la nova sinteza plankovo ke ĝi ordigis kuntegmenton parte anstataŭigi la malnovan metaltegmentstrukturon en la relvagonoj.
Iru plie
Proterra, Kaliforni-bazita dizajnisto kaj fabrikisto de nul-emisioj elektraj busoj, uzas kunmetitajn materialojn en ĉiuj siaj korpoj ekde 2009. En 2017, la firmao metis rekordon veturante 1,100 unudirektajn mejlojn sur sia baterio-ŝarĝita Katalizilo. ®E2 buso.Tiu buso havas malpezan korpon faritan de kunmetaĵproduktanto TPI Composite.
* Lastatempe, TPI kunlaboris kun Proterra por produkti integran tute-en-unu kunmetitan elektran buson."En tipa buso aŭ kamiono, estas ĉasio, kaj la korpo sidas sur tiu ĉasio," klarigas Todd Altman, direktoro pri Strategia merkatado ĉe TPI.Kun la malmola ŝeldezajno de la buso, ni integris la ĉasion kaj korpon kune, simila al la dezajno de la tute-en-unu aŭto." Ununura strukturo estas pli efika ol du apartaj strukturoj en renkontado de spektaklopostuloj.
La Proterra unuŝela korpo estas speciale konstruita, dizajnita de komence por esti elektra veturilo.Tio estas grava distingo, Altman diris, ĉar la sperto de multaj aŭtoproduktantoj kaj elektraj busfaristoj estis provi limigitajn provojn adapti siajn tradiciajn dezajnojn por interna brulmotoroj al elektraj veturiloj."Ili prenas ekzistantajn platformojn kaj provas paki kiel eble plej multajn bateriojn. Ĝi ne ofertas la plej bonan solvon de ajna vidpunkto.""Altman diris.
Multaj elektraj busoj, ekzemple, havas bateriojn malantaŭe aŭ supre de la veturilo.Sed por Proterra, TPI kapablas munti la baterion sub la buso."Se vi aldonas multan pezon al la strukturo de la veturilo, vi volas, ke tiu pezo estu kiel eble plej malpeza, kaj de agado kaj de sekureca vidpunkto," diris Altman.Li rimarkis, ke multaj fabrikantoj de elektraj aŭtobusoj kaj aŭtoj nun reiras al la desegnotabulo por evoluigi pli efikajn kaj celitajn dezajnojn por siaj veturiloj.
TPI eniĝis en kvinjara interkonsento kun Proterra por produkti ĝis 3,350 sintezaj buskorpoj ĉe la instalaĵoj de TPI en Iovao kaj Rod-Insulo.
Necesas personecigi
Projekti la katalizilon-buskorpon postulas, ke TPI kaj Proterra konstante balancas la fortojn kaj malfortojn de ĉiuj malsamaj materialoj, por ke ili povu renkonti kostajn celojn atingante optimuman rendimenton.Altman notis ke la sperto de TPI en produktado de grandaj ventoklingoj kiuj estas proksimume 200 futojn longaj kaj pezas 25,000 funtojn faras relative facila por ili produkti 40-futajn buskorpojn kiuj pezas inter 6,000 kaj 10,000 funtojn.
TPI povas akiri la postulatan strukturan forton per selekteme uzante karbonfibron kaj retenante ĝin por plifortikigi la areojn kiuj portas la plej grandan ŝarĝon."Ni uzas karbonfibro kie vi povas esence aĉeti aŭton," Altman diris.Ĝenerale, karbonfibro konsistigas malpli ol 10 procentojn de la komponita plifortiga materialo de la korpo, kun la resto estas vitrofibro.
TPI elektis vinilesterrezinon pro simila kialo."Kiam ni rigardas epoksiojn, ili estas bonegaj, sed kiam oni kuracas ilin, oni devas altigi la temperaturon, do oni devas varmigi la ŝimon. Ĝi estas plia elspezo, "li daŭrigis.
La firmao uzas vakuo-helpitan rezinan translokigon (VARTM) por produkti kunmetitajn sandviĉstrukturojn kiuj disponigas la necesan rigidecon al ununura ŝelo.Dum la produktadprocezo, kelkaj metalaj armaturo (kiel ekzemple surfadenita armaturo kaj frapplatoj) estas integrigitaj en la korpon.La buso estas dividita en suprajn kaj malsuprajn partojn, kiuj poste estas kungluitaj.Laboristoj devas poste aldoni malgrandajn kunmetitajn ornamojn kiel ekzemple karnaĵoj, sed la nombro da partoj estas frakcio de la metalbuso.
Post sendado de la finita korpo al la produktadfabriko de busoj Proterra, la produktserio fluas pli rapide ĉar estas malpli da laboro farenda."Ili ne devas fari la tutan veldon, muelon kaj fabrikadon, kaj ili havas tre simplan interfacon por konekti la korpon al la veturado," aldonis Altman.Proterra ŝparas tempon kaj reduktas supre ĉar malpli produktadspaco estas postulata por la monokota ŝelo.
Altman opinias, ke postulo je kunmetitaj buskorpoj daŭre kreskos dum grandurboj turnas sin al elektraj busoj por redukti poluon kaj tranĉi kostojn.Laŭ Proterra, bateriaj elektraj veturiloj havas la plej malaltan funkcian vivciklokoston (12 jaroj) kompare kun dizelo, kunpremita tergaso aŭ dizelaj hibridaj busoj.Tio eble estas unu kialo, kial Proterra diras, ke vendo de elektraj aŭtobusoj per baterioj nun okupas 10% de la totala transportmerkato.
Estas ankoraŭ kelkaj obstakloj al la larĝa aplikado de kunmetitaj materialoj en elektra buskorpo.Unu estas la specialiĝo de la bezonoj de malsamaj busklientoj."Ĉiu trafika aŭtoritato ŝatas akiri busojn alimaniere -- agordo de sidlokoj, malfermo de luko. Ĝi estas granda defio por fabrikistoj de busoj, kaj multaj el tiuj agordaj eroj povus iri al ni.""Altman diris. "Integritaj korpoproduktantoj volas havi norman konstruon, sed se ĉiu kliento volas altan gradon de personigo, estos malfacile fari tion." TPI daŭre laboras kun Proterra por plibonigi la busdezajnon por pli bone administri. la fleksebleco postulata de finaj klientoj.
Esploru la eblecon
Kunmetaĵoj daŭre testas ĉu ĝiaj materialoj taŭgas por novaj amastransportaj aplikoj.En Britio, ELG Carbon Fibre, kiu specialiĝas pri teknologio por reciklado kaj reuzo de karbonfibro, gvidas konsorcion de firmaoj disvolvantaj malpezajn kunmetitajn materialojn por boĝioj en personaŭtoj.La bogio subtenas la korpon de la aŭto, gvidas la radaron kaj konservas ĝian stabilecon.Ili helpas plibonigi veturkomforton absorbante fervojvibrojn kaj minimumigante centrifugan forton kiam la trajno turniĝas.
Unu celo de la projekto estas produkti boĝiojn kiuj estas 50 procentoj pli malpezaj ol kompareblaj metalaj boĝioj."Se la bogio estas pli malpeza, ĝi kaŭzos malpli da damaĝo al la trako, kaj ĉar la ŝarĝo sur la trako estos pli malalta, prizorgado de tempo kaj prizorgado de kostoj povas esti reduktitaj," diras Camille Seurat, inĝeniero pri evoluigo de ELG.Kromaj celoj estas redukti flanken-al-relan radfortojn je 40% kaj disponigi dumvivan kondiĉmonitoradon.La neprofitcela Rail Safety and Standards Board (RSSB) de Britio financas la projekton kun la celo produkti komerce realigebla produkto.
Ampleksaj produktadprovoj estis faritaj kaj kelkaj testaj paneloj estis faritaj uzante prepregs de ĵetkubpremado, konvencia malseka enmetiĝo, perfuzo kaj aŭtoklavo.Ĉar produktado de la turnstabloj estus limigita, la firmao elektis epoksian prepreg kuracitan en aŭtoklavoj kiel la plej kostefika metodo de konstruo.
La plenmezura bogiprototipo estas 8.8 futojn longa, 6.7 futojn larĝa kaj 2.8 futojn alta.Ĝi estas farita el kombinaĵo de reciklita karbonfibro (neteksitaj kusenetoj disponigitaj de ELG) kaj kruda karbonfibroŝtofo.La unudirektaj fibroj estos uzataj por la ĉefa forta elemento kaj estos metitaj en la ŝimon per robotteknologio.Epoksio kun bonaj mekanikaj propraĵoj estos elektitaj, kiu estos nove formulita flamrezista epoksio, kiu estis atestita EN45545-2 por uzo en fervojoj.
Male al ŝtalaj turnstabloj, kiuj estas velditaj de stirtraboj al du flankaj traboj, kunmetitaj turnstabloj estos konstruitaj kun malsamaj pintoj kaj fundoj kiuj tiam estas kunigitaj kune.Por anstataŭigi la ekzistantajn metalajn boĝiojn, la komponita versio devos kombini la krampojn de suspendo kaj bremsaj konekto kaj aliaj akcesoraĵoj en la sama pozicio."Nun momente, ni elektis konservi la ŝtalajn garnaĵojn, sed por pliaj projektoj, povus esti interese anstataŭigi la ŝtalajn aparatojn per komponitaj tipoj, por ke ni povu plu redukti la finan pezon," diris Seurat.
Konsorciomembro de la Grupo de Sensiloj kaj Kunmetaĵoj ĉe la Universitato de Birmingham kontrolas la evoluon de la sensilo, kiu estos integrita en la kunmetaĵbogion ĉe la produktadstadio."Plej multaj sensiloj koncentriĝos pri monitorado de streĉo ĉe diskretaj punktoj sur la bogio, dum aliaj estas por temperatursensado," diris Seurat.La sensiloj permesos realtempan monitoradon de la sinteza strukturo, permesante dumvivajn ŝarĝajn datumojn esti kolektitaj.Ĉi tio provizos valorajn informojn pri pinta ŝarĝo kaj longdaŭra laceco.
Preparaj studoj indikas, ke kunmetitaj boĝioj devus povi atingi la deziratan pezredukton de 50%.La projektteamo esperas havi grandan bogion preta por testado antaŭ meze de 2019.Se la prototipo funkcios kiel atendite, ili produktos pli da boĝioj por testi tramojn faritajn de Alstom, la fervoja transporta kompanio.
Laŭ Seurat, kvankam estas ankoraŭ multe da laboro farenda, fruaj indikoj sugestas, ke eblas konstrui komerce realigeblan kunmetitan bogion, kiu povas konkuri kun metalaj boĝioj pri kosto kaj forto."Do mi pensas, ke ekzistas multaj ebloj kaj eblaj aplikoj por kunmetaĵoj en la fervoja industrio," ŝi aldonis.(Artikolo represita el Karbonfibro kaj Ĝia Komponita Teknologio de D-ro Qian Xin).
Afiŝtempo: Mar-07-2023