V zadnjih letih se brezpilotna letala (brezpilotna letala) pogosto uporabljajo na različnih področjih, od kmetijstva, pregleda infrastrukture, preiskav nesreč in drugih industrijskih aplikacij do prostega časa. Obstajajo različne vrste brezpilotnih letal, vendar so mainstream letala z več rotorji s štirimi ali več rotorji za nadzor gibanja in višine. Večkrilni trup mora biti lahek za povečanje nosilnosti in trden za potisk. Čeprav je konstrukcija enostavna za izdelavo, je treba upoštevati nekatere težave, na primer povečanje teže zaradi spoja več delov in omejitev strukture karoserije zaradi oblike materiala. Za doseganje prenosljivosti in funkcionalnosti je idealen način uporabe 3D CFRP za izdelavo trupa trupa. Z optimizacijo razporeditve materiala je mogoče odpraviti določeno količino nepotrebnega materiala in vlakna usmeriti tako, da izkoristijo anizotropijo glede na obremenitev. Optimizacija strukture trupa s topologijo Skupna skupina je oblikovala začetno obliko zgornjega dela za analizo, pri čemer je uporabila obstoječi trup kot osnovo. Čeprav imajo obstoječi modeli trupov robove, preoblikujejo gladke, neprekinjene površine in ustrezne kote vleka, pri čemer upoštevajo strojno obdelavo kalupa. Središče je ravno in lahko sprejme anteno sprejemnika GPS.
Začetni model oblike za analizo. Središče je ravno in lahko sprejme anteno sprejemnika GPS.
Obstoječe ohišje je izdelano iz ABS smole debeline približno 1,5 mm in ima popolnoma zaprto strukturo monomerne lupine v obliki vrečke. Zaradi tega se za analizo modela za izračun projektnega območja uporablja lupina debeline 2 mm. Ker bodo ogljikova vlakna postavljena na ravno površino okoli antene GPS, to področje ni vključeno v obseg zasnove. Trup je sestavljen iz zgornjega in spodnjega dela trupa, ki sta povezana z več spoji in vijaki. Stanje pritrditve se simulira s povezovanjem elementov položaja vijaka. Mejni pogoji in rezultati optimizacije topologije
Ko letalo lebdi v zraku, telo deluje na različne sile, ki jih je težko izmeriti ali oceniti. V tem projektu je kot vzorčni primer brez uporabe dejanskih pogojev ekipa določila podlago, na katero bi bila pritrjena obremenitev, in ustvarila pogoje za šest različnih variacij obremenitve / navora, ki se nanašajo na štiri vogale rotorja (primer obremenitve). Nato se določi oblika, ki proizvaja največjo togost pri šestih različnih obremenitvah. Rezultati analize tega prispevka so rezultati optimizacije za določeno situacijo modela in jih ni mogoče široko uporabiti za dejanski stroj.
Preoblikovanje oblike glede na rezultate optimizacije Glede na vseh šest primerov obremenitve rezultati optimizacije vodijo do oblike, ki je v celoti pokrita z relativno enakomernim vzorcem mreže. Nastavitev več robnih pogojev lahko vodi do potencialno visokih rezultatov. Rezultati analize so podatki o mrežastih končnih elementih, ki jih ni mogoče uporabiti kot podatke CAD. Zato se izboljšana oblika trupa rekonstruira glede na rezultate. Metoda izdelave: prilagojena namestitev vlaken (TFP) po meri postavljena vlakna je ena od metod za izdelavo predoblik, pri kateri se na osnovno krpo prišije kup neprekinjenih dolgih ogljikovih vlaken. Čeprav je bila metoda uporabljena v delih letal in drugih aplikacijah, na Japonskem skorajda ni komercialnega primera, prihodnji razvoj podjetja pa je mogoče pričakovati s čimprejšnjo vzpostavitvijo tehnologije. V tej študiji so z uporabo te metode ogljikova vlakna razporejena glede na rezultate optimizacije za izboljšanje zmogljivosti letala brez izgube anizotropije. Ker je predoblika narejena v ravninski obliki, mora biti predoblikovana tako, da je oblika po oblikovanju ravna in razgrnjena, tako da se lahko 3D oblika v procesu oblikovanja rekonstruira v kalupu.
VARTM CFRP oblikovanje VARTM je tehnologija prelivanja smole (RTM), pri kateri se kalup uporablja za oblikovanje, vakuumsko tlačno sesanje pa se uporablja med impregnacijo s tekočo smolo. Predobliko je vstavljen v enostranski aluminijasti kalup (ženski kalup na zunanji površini trupa) in zapečaten z vrečko. Vakuumsko sesanje se uporablja za impregnacijo termoreaktivnih smol, ki se nato strdijo v avtoklavu. Zaradi nekoliko večje velikosti predforme so vlakna prvega prototipa nazobčana. Da bi to popravili, se v fazi načrtovanja drugega prototipa dimenzije prilagodijo s spreminjanjem vrednosti odmika med osrednjo ravnino predforma in površino trupa. Prvi prototip ima težave s kakovostjo, vključno z nezadostno impregnacijo smole v ogljikovih vlaknih in preostalim prostorom ter prazninami v svežnju ogljikovih vlaken. V procesu vakuumskega pakiranja, impregnacije in proizvodnje v avtoklavu so bili sprejeti naslednji protiukrepi: spreminjanje postopka rezanja steklene tkanine; Zmanjšajte viskoznost smole; Obračanje strani kalupa pri nastavitvi predoblike; Spremenite postopek impregnacije. Rezultati kažejo, da je impregnacijski učinek steklene tkanine boljši, vendar je na površini in v notranjosti snopa ogljikovih vlaken več praznin. Trenutno so potrebne dodatne raziskave za izboljšanje kakovosti oblikovanih delov. Ekipa je izvedla letalske teste na letalu in ocenila njegovo izvedljivost. Pilot je preizkusil okretnost. Rezultati so zadovoljivi, ker je odziv med krmiljenjem boljši kot pri letalih iz ABS smole. Pričakuje se, da bo kombinacija optimizacije topologije in materialov CFRP zagotovila visoko zmogljive konstrukcijske dele z lahkoto in visoko togostjo. Ta študija je potrdila, da je tridimenzionalno strukturo CFRP mogoče oblikovati z uporabo predforme TFP na telesu več kril. V prihodnosti lahko s kopičenjem znanja o oblikovanju predoblik in metodah oblikovanja kompozitnih ogljikovih vlaken pričakujemo njegovo široko uporabo v različnih izdelkih s področja vesolja.
