Dəmir yolu tranziti üçün kompozit materiallar sahəsində xarici tədqiqatlar təxminən yarım əsrdir ki, davam edir.Çində dəmir yolu tranzitinin və yüksəksürətli dəmir yolunun sürətli inkişafı və bu sahədə yerli kompozit materialların tətbiqi sürətlə davam etsə də, xarici dəmir yolu tranzitində geniş istifadə olunan kompozit materialların möhkəmləndirilmiş lifi daha çox şüşə lifi ilə fərqlənir. Çində karbon lifli kompozitlər.Bu məqalədə qeyd edildiyi kimi, karbon lifi TPI Composites Company tərəfindən hazırlanmış bədən üçün kompozit materialların 10% -dən azını təşkil edir, qalan hissəsi isə şüşə lifidir, buna görə də yüngülliyi təmin edərkən xərcləri tarazlaya bilər.Karbon lifinin kütləvi istifadəsi istər-istəməz xərclərdə çətinliklərə səbəb olur, buna görə də o, arabalar kimi bəzi əsas struktur komponentlərdə istifadə oluna bilər.
50 ildən artıqdır ki, termoset kompozitləri istehsalçısı olan Norplex-Micarta qatarlar, yüngül relsli əyləc sistemləri və yüksək elektrik relsləri üçün elektrik izolyasiyası da daxil olmaqla, dəmir yolu tranzit tətbiqləri üçün materialların istehsalı ilə bağlı davamlı biznesə malikdir.Lakin bu gün şirkətin bazarı nisbətən dar nişdən kənara çıxaraq divarlar, damlar və döşəmələr kimi daha çox tətbiq sahəsinə doğru genişlənir.
Norplex-Micarta şirkətinin biznesin inkişafı üzrə direktoru Dastin Davis hesab edir ki, dəmir yolu və digər kütləvi nəqliyyat bazarları onun şirkəti, eləcə də digər kompozit istehsalçıları və təchizatçıları üçün növbəti illərdə getdikcə daha çox imkanlar təmin edəcək.Bu gözlənilən artımın bir neçə səbəbi var ki, bunlardan biri də kütləvi nəqliyyat üçün daha sərt yanğından, tüstüdən və qazdan qorunma (FST) tələblərini təqdim edən EN 45545-2 Yanğın standartının Avropa tərəfindən qəbul edilməsidir.Fenolik qatran sistemlərindən istifadə edərək, kompozit istehsalçıları lazımi yanğın və tüstüdən qorunma xüsusiyyətlərini məhsullarına daxil edə bilərlər.
Bundan əlavə, avtobus, metro və qatar operatorları səs-küylü vibrasiya və kakofoniyanı azaltmaqda kompozit materialların üstünlüklərini dərk etməyə başlayırlar."Əgər siz nə vaxtsa metroda olmusunuzsa və metal lövhənin cingildədiyini eşitmisinizsə" dedi Devis.Panel kompozit materialdan olsa, səsi kəsəcək və qatarı daha sakit edəcək”.
Kompozitin daha yüngül çəkisi onu yanacaqdan istifadəni azaltmaq və onun çeşidini genişləndirməkdə maraqlı olan avtobus operatorları üçün də cəlbedici edir.2018-ci ilin sentyabr hesabatında bazar araşdırması şirkəti Lucintel, kütləvi nəqliyyatda və yolsuzluq avtomobillərində istifadə edilən kompozitlər üçün qlobal bazarın 2018-2023-cü illər arasında illik 4,6 faiz artacağını və 2023-cü ilə qədər potensial dəyərinin 1 milyard dollar olacağını proqnozlaşdırdı. İmkanlar xarici, daxili, kapot və güc aqreqatı hissələri və elektrik komponentləri daxil olmaqla müxtəlif tətbiqlərdən gələcək.
Norplex-Micarta hazırda ABŞ-da yüngül dəmir yolu xətlərində sınaqdan keçirilən yeni hissələr istehsal edir.Bundan əlavə, şirkət davamlı lif materialları ilə elektrikləşdirmə sistemlərinə diqqət yetirməyə davam edir və onları daha sürətli bərkidən qatran sistemləri ilə birləşdirir."Xərcləri azalda, istehsalı artıra və FST fenolunun tam funksionallığını bazara çıxara bilərsiniz" dedi Davis.Kompozit materiallar oxşar metal hissələrdən daha bahalı ola bilsə də, Davis deyir ki, xərc onların öyrəndikləri tətbiqi müəyyən edən amil deyil.
Yüngül və alov gecikdirici
Avropa dəmir yolu operatoru Duetsche Bahn-ın 66 ICE-3 Express vaqondan ibarət parkının təmiri müştərilərin xüsusi ehtiyaclarını ödəmək üçün kompozit materialların imkanlarından biridir.Kondisioner sistemi, sərnişinlərin əyləncə sistemi və yeni oturacaqlar ICE-3 vaqonlarına lazımsız çəki əlavə edirdi.Bundan əlavə, orijinal kontrplak döşəmə yeni Avropa yanğın standartlarına cavab vermirdi.Şirkət çəki azaltmaq və yanğından mühafizə standartlarına cavab vermək üçün döşəmə həllinə ehtiyac duyurdu.Yüngül kompozit döşəmə cavabdır.
Almaniyada yerləşən kompozit parçalar istehsalçısı Saertex, döşəmə üçün LEO® material sistemini təklif edir.Saertex Group-un qlobal marketinq rəhbəri Daniel Stumpp, LEO-nun toxunmuş parçalardan daha yüksək mexaniki xüsusiyyətlər və daha çox yüngül potensial təklif edən laylı, büzülməyən parça olduğunu söylədi.Dörd komponentli kompozit sistemə odadavamlı xüsusi örtüklər, fiberglasla gücləndirilmiş materiallar, SAERfoam® (inteqrasiya edilmiş 3D-fiberglas körpüləri olan əsas material) və LEO vinil efir qatranları daxildir.
Kompozit material istehsalçısı olan SMT (həmçinin Almaniyada yerləşir), Britaniya şirkəti Alan Harper tərəfindən istehsal olunan təkrar istifadə edilə bilən silikon vakuum torbalarından istifadə edərək vakuum doldurma prosesi vasitəsilə döşəmə yaratmışdır.Stumpp, "Biz əvvəlki kontrplakdan təxminən 50 faiz çəkiyə qənaət etdik" dedi."LEO sistemi mükəmməl mexaniki xassələrə malik doldurulmamış qatran sisteminə malik davamlı lifli laminatlara əsaslanır... . Bundan əlavə, kompozit çürümür, bu, xüsusilə qışda qar yağan və yağışlı ərazilərdə böyük üstünlükdür. döşəmə yaşdır."Döşəmə, üst xalça və rezin material hamısı yeni alov gecikdirici standartlara cavab verir.
SMT bu günə qədər səkkiz ICE-3 qatarının təxminən üçdə birində quraşdırılmış 32,000 kvadrat futdan çox panel istehsal etmişdir.Təmir prosesi zamanı hər bir panelin ölçüsü müəyyən bir avtomobilə uyğunlaşdırılmaq üçün optimallaşdırılır.ICE-3 sedanının OEM-i yeni kompozit döşəmə ilə o qədər heyran qaldı ki, vaqonlarda köhnə metal dam konstruksiyasını qismən əvəz etmək üçün kompozit dam sifariş etdi.
Daha da irəli gedin
Kaliforniyalı dizayner və sıfır emissiyalı elektrik avtobuslarının istehsalçısı olan Proterra 2009-cu ildən bəri bütün korpuslarında kompozit materiallardan istifadə edir. 2017-ci ildə şirkət akkumulyatorla doldurulmuş Catalyst ilə 1100 birtərəfli mil qət edərək rekorda imza atdı. ®E2 avtobusu.Bu avtobus kompozit istehsalçısı TPI Composite tərəfindən hazırlanmış yüngül bədənə malikdir.
* Bu yaxınlarda TPI inteqrasiya olunmuş hamısı bir yerdə kompozit elektrik avtobusu istehsal etmək üçün Proterra ilə əməkdaşlıq etdi.TPI-nin Strateji marketinq direktoru Todd Altman izah edir: "Adi bir avtobus və ya yük maşınında şassi var və gövdə həmin şassinin üstündə oturur".Avtobusun sərt qabıqlı dizaynı ilə biz şassi və gövdəni hamısı bir arada avtomobilin dizaynına bənzər şəkildə birləşdirdik." Tək struktur performans tələblərinə cavab verməkdə iki ayrı strukturdan daha effektivdir.
Proterra tək qabıqlı gövdəsi məqsədyönlü şəkildə qurulmuşdur, sıfırdan elektrik avtomobili olmaq üçün dizayn edilmişdir.Altmanın sözlərinə görə, bu, mühüm fərqdir, çünki bir çox avtomobil istehsalçılarının və elektrik avtobus istehsalçılarının təcrübəsi daxili yanma mühərrikləri üçün ənənəvi dizaynlarını elektrik nəqliyyat vasitələrinə uyğunlaşdırmaq üçün məhdud cəhdlər olub."Onlar mövcud platformaları götürür və mümkün qədər çox batareya yığmağa çalışırlar. Bu, heç bir baxımdan ən yaxşı həlli təklif etmir.""Altman dedi.
Bir çox elektrik avtobuslarının, məsələn, avtomobilin arxasında və ya üstündə batareyaları var.Lakin Proterra üçün TPI batareyanı avtobusun altına qoya bilir."Əgər siz avtomobilin strukturuna çoxlu çəki əlavə edirsinizsə, bu çəkinin həm performans baxımından, həm də təhlükəsizlik baxımından mümkün qədər yüngül olmasını istəyirsiniz" dedi Altman.O qeyd edib ki, bir çox elektrik avtobus və avtomobil istehsalçıları öz avtomobilləri üçün daha səmərəli və məqsədyönlü dizaynlar hazırlamaq üçün indi rəsm lövhəsinə qayıdırlar.
TPI Proterra ilə TPI-nin Ayova və Rod-Aylenddəki müəssisələrində 3350-yə qədər kompozit avtobus gövdəsi istehsal etmək üçün beş illik müqavilə bağlamışdır.
Fərdiləşdirmək lazımdır
Catalyst avtobus gövdəsinin dizaynı tələb edir ki, TPI və Proterra bütün müxtəlif materialların güclü və zəif tərəflərini daim balanslaşdırsınlar ki, onlar optimal performansa nail olmaqla yanaşı, xərc məqsədlərinə cavab verə bilsinlər.Altman qeyd etdi ki, TPI-nin təxminən 200 fut uzunluğunda və 25.000 funt ağırlığında böyük külək qanadları istehsalında təcrübəsi onlara 6.000 ilə 10.000 funt sterlinq arasında olan 40 futluq avtobus gövdələrini istehsal etməyi nisbətən asanlaşdırır.
TPI, karbon lifindən seçici şəkildə istifadə edərək və ən böyük yükü daşıyan əraziləri gücləndirmək üçün saxlamaqla tələb olunan struktur gücü əldə edə bilir."Biz karbon lifindən istifadə edirik, burada əsasən avtomobil ala bilərsiniz" dedi Altman.Ümumilikdə, karbon lifi bədənin kompozit möhkəmləndirici materialının 10 faizindən azını təşkil edir, qalan hissəsi isə fiberglasdır.
TPI oxşar səbəbdən vinil ester qatranını seçdi."Epoksilərə baxdığımızda, onlar əladır, amma onları müalicə edəndə temperaturu yüksəltməlisən, ona görə də qəlibi qızdırmalısan. Bu əlavə xərcdir" deyə davam etdi.
Şirkət bir qabığa lazımi sərtliyi təmin edən kompozit sendviç strukturları istehsal etmək üçün vakuumla dəstəklənən qatran köçürmə qəlibindən (VARTM) istifadə edir.İstehsal prosesi zamanı bəzi metal fitinqlər (məsələn, yivli fitinqlər və tıqqıltı lövhələri) gövdəyə daxil edilir.Avtobus yuxarı və aşağı hissələrə bölünür, sonra bir-birinə yapışdırılır.İşçilər daha sonra yarmarkalar kimi kiçik kompozit bəzəklər əlavə etməlidirlər, lakin hissələrin sayı metal avtobusun bir hissəsidir.
Hazır kuzov Proterra avtobus istehsalı zavoduna göndərildikdən sonra istehsal xətti daha sürətli axır, çünki görüləcək iş azdır."Onlar bütün qaynaq, daşlama və istehsal işləri görməyə məcbur deyillər və gövdəni ötürücü qurğuya qoşmaq üçün çox sadə interfeysə malikdirlər", - Altman əlavə edib.Proterra vaxta qənaət edir və əlavə xərcləri azaldır, çünki monokotik qabıq üçün daha az istehsal sahəsi tələb olunur.
Altman hesab edir ki, şəhərlər çirklənməni azaltmaq və xərcləri azaltmaq üçün elektrik avtobuslarına müraciət etdikcə, kompozit avtobus gövdələrinə tələbat artmağa davam edəcək.Proterra-ya görə, akkumulyatorlu elektrik avtomobilləri dizel, sıxılmış təbii qaz və ya dizel hibrid avtobusları ilə müqayisədə ən aşağı istismar müddəti dəyərinə (12 il) malikdir.Bu, Proterranın akkumulyatorla işləyən elektrik avtobuslarının satışının hazırda ümumi nəqliyyat bazarının 10%-ni təşkil etdiyini söyləməsinin bir səbəbi ola bilər.
Kompozit materialların elektrik avtobuslarının gövdəsində geniş tətbiqinə hələ də bəzi maneələr var.Bunlardan biri müxtəlif avtobus müştərilərinin ehtiyaclarının ixtisaslaşmasıdır."Hər bir tranzit qurumu avtobusları fərqli üsullarla almağı xoşlayır -- oturacaqların konfiqurasiyası, lyukların açılması. Bu, avtobus istehsalçıları üçün böyük problemdir və bu konfiqurasiya elementlərinin çoxu bizə müraciət edə bilər.""Altman dedi. "İnteqrasiya edilmiş kuzov istehsalçıları standart quruluşa sahib olmaq istəyirlər, lakin hər bir müştəri yüksək dərəcədə fərdiləşdirmə istəyirsə, bunu etmək çətin olacaq." TPI daha yaxşı idarə etmək üçün avtobus dizaynını təkmilləşdirmək üçün Proterra ilə işləməyə davam edir. son müştərilərin tələb etdiyi çeviklik.
İmkanı araşdırın
Kompozitlər, materiallarının yeni kütləvi daşıma tətbiqləri üçün uyğun olub olmadığını yoxlamaqda davam edir.Böyük Britaniyada karbon lifinin təkrar emalı və təkrar istifadəsi texnologiyasında ixtisaslaşan ELG Carbon Fibre minik avtomobillərində yük maşınları üçün yüngül kompozit materiallar hazırlayan şirkətlər konsorsiumuna rəhbərlik edir.Boji avtomobilin gövdəsini dəstəkləyir, təkər dəstini istiqamətləndirir və onun dayanıqlığını qoruyur.Onlar dəmir yolu vibrasiyasını udmaqla və qatar dönərkən mərkəzdənqaçma qüvvəsini minimuma endirməklə sürüş rahatlığını yaxşılaşdırmağa kömək edir.
Layihənin bir məqsədi müqayisə olunan metal arabalardan 50 faiz daha yüngül olan arabalar istehsal etməkdir.ELG məhsullarının işlənib hazırlanması üzrə mühəndisi Camille Seurat deyir: "Araba daha yüngüldürsə, trasa daha az ziyan vuracaq və trasdakı yük daha az olacağı üçün texniki xidmət müddəti və texniki xidmət xərcləri azala bilər".Əlavə məqsədlər yan-rels təkər qüvvələrini 40% azaltmaq və ömür boyu vəziyyətin monitorinqini təmin etməkdir.Böyük Britaniyanın qeyri-kommersiya Dəmir Yollarının Təhlükəsizliyi və Standartları Şurası (RSSB) kommersiya baxımından əlverişli məhsul istehsal etmək məqsədi ilə layihəni maliyyələşdirir.
Geniş istehsal sınaqları aparıldı və prepregs prepregs istifadə edərək, bir sıra sınaq panelləri hazırlanmışdır, şərti yaş layup, perfuziya və avtoklav.Avtomobillərin istehsalı məhdud olacağına görə şirkət ən sərfəli tikinti üsulu kimi avtoklavlarda qurudulmuş epoksi prepreg seçdi.
Tam ölçülü boji prototipinin uzunluğu 8,8 fut, eni 6,7 fut və hündürlüyü 2,8 futdur.O, təkrar emal edilmiş karbon lifi (ELG tərəfindən təmin edilən toxunmamış yastıqlar) və xam karbon lifli parçanın birləşməsindən hazırlanır.Birtərəfli liflər əsas möhkəmlik elementi üçün istifadə olunacaq və robot texnologiyasından istifadə edərək qəlibə yerləşdiriləcək.Yaxşı mexaniki xassələrə malik epoksi seçiləcək, bu, dəmir yollarında istifadə üçün EN45545-2 sertifikatına malik olan, yeni hazırlanmış alov gecikdirən epoksi olacaq.
Sükan tirlərindən iki yan tirə qaynaqlanan polad arabalardan fərqli olaraq, kompozit arabalar daha sonra bir-birinə birləşdirilən müxtəlif üst və alt hissələrlə tikiləcək.Mövcud metal arabaları əvəz etmək üçün kompozit versiya asma və əyləc birləşdirici mötərizələri və digər aksesuarları eyni vəziyyətdə birləşdirməlidir."Hələlik biz polad fitinqləri saxlamağı seçmişik, lakin gələcək layihələr üçün polad fitinqləri kompozit tipli fitinqlərlə əvəz etmək maraqlı ola bilər ki, son çəkisi daha da azalda bilək" dedi Seurat.
Birmingem Universitetindəki Sensorlar və Kompozitlər Qrupunun konsorsium üzvü, istehsal mərhələsində kompozit bojiyə inteqrasiya olunacaq sensorun inkişafına nəzarət edir."Əksər sensorlar bojinin ayrı-ayrı nöqtələrində gərginliyin monitorinqinə, digərləri isə temperaturun təyin edilməsinə yönələcək" dedi Seurat.Sensorlar kompozit strukturun real vaxt rejimində monitorinqini həyata keçirməyə imkan verəcək və ömür boyu yük məlumatlarının toplanmasına imkan verəcək.Bu, pik yük və uzunmüddətli yorğunluq haqqında dəyərli məlumat verəcəkdir.
İlkin tədqiqatlar göstərir ki, kompozit arabalar istənilən çəki azaldılmasına 50% nail olmalıdır.Layihə komandası 2019-cu ilin ortalarına qədər sınaq üçün böyük bir bojinin hazır olacağına ümid edir.Prototip gözlənildiyi kimi çıxış edərsə, onlar dəmiryol nəqliyyatı şirkəti Alstom tərəfindən tramvayları sınaqdan keçirmək üçün daha çox araba istehsal edəcəklər.
Seuratın fikrincə, hələ görüləsi çox iş olsa da, ilkin göstəricilər onu göstərir ki, kommersiya baxımından sərfəli, metal arabaları ilə qiymət və güc baxımından rəqabət apara bilən kompozit araba tikmək mümkündür."Onda düşünürəm ki, dəmir yolu sənayesində kompozitlər üçün çoxlu seçimlər və potensial tətbiqlər var" dedi.(Məqalə Dr. Qian Xin tərəfindən Karbon Fiber və Onun Kompozit Texnologiyasından yenidən çap edilmişdir).
Göndərmə vaxtı: 07 mart 2023-cü il