ساخت دستگاه رشته پیچی با چهار درجه آزادی برای تولید ساختارهای مشبک کامپوزیتی
نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، واحد ارس، دانشگاه آزاد اسلامی، هادیشهر، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آتاتورک، ارزروم، ترکیه
doi
10.22034/ijme.2025.512023.2062چکیده
سازههای کامپوزیتی به دلیل وزن کم، استحکام بالا و دلایل اقتصادی در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفتهاند. این مطالعه به توسعه یک دستگاه پیشرفته رشته پیچی فیلامنتی با چهار درجه آزادی برای تولید نمونههای آزمایشی میپردازد. این دستگاه برای ساخت ساختارهای مشبک روی سطوح استوانهای، مخروطی و سطوح پیچیده طراحی شده است. نرمافزار کنترل سفارشی که با ابزارهای مدلسازی سهبعدی یکپارچه شده، امکان قرارگیری خودکار و کارآمد فیبرها را فراهم کرده است. نمونههای آزمایشی با استفاده از فیبرهای کربنی آغشته به رزین اپوکسی و پیچیده شده بر روی قالبهای سیلیکونی سفارشی تولید شدهاند. روش رشته پیچی به دلیل توانایی دستیابی به حجم بالای فیبر، کاهش حفرهها و کارایی هزینه انتخاب شده است. برای تأیید نتایج بهینهسازی، ساختارهای مشبک با الگوی ورونای تحت آزمایشهای تجربی قرار گرفتند. آزمایشهای کمانش که با استفاده از یک دستگاه آزمون یونیورسال انجام شد، بارهای بحرانی کمانش و خواص مکانیکی نمونههای بهینهسازی شده را ارزیابی کردند. با توجه به دادههای آزمون کمانش فشاری نسبت بار بحرانی کمانش به وزن سازه معادل 24000 نیوتن بر کیلوگرم میباشد. همچنین، استفاده از دستگاه رشته پیچی توسعهیافته موجب دستیابی به کاهش قابلتوجهی در هزینههای تولید نسبت به روشهای مرسوم شده است. بهعلاوه، امکان تولید ساختارهایی با هندسه پیچیده و پروفیلهای غیر دورانی مانند بال هواپیما و هیدروفویلها فراهم گردیده است. این قابلیتها موجب افزایش انعطافپذیری در طراحی و استفاده از مواد کامپوزیتی پیشرفته در پروژههای مهندسی گردیده است. نتایج نشان دهنده قابلیت دستگاه و روشهای توسعهیافته در تولید ساختارهای کامپوزیتی با عملکرد بالا در عین کاهش هزینههای تولید است.
