Ar dengtas aliuminis gali pakeisti anglies pluoštą dronų rėmų gamyboje, kad išlaidos sumažėtų 40 %?

Nepilotuojamų orlaivių (UAV) gamintojai, gaminantys komercinius pristatymo dronus, žemės ūkio purkštuvus ir pramoninės patikros keturračius, patiria didelį spaudimą mažinti vieneto gamybos sąnaudas neprarandant konstrukcijos vientisumo, naudingosios apkrovos ar skrydžio laiko. Istoriškai anglies pluoštu sustiprintas polimeras (CFRP) buvo dominuojanti rėmo medžiaga dėl ypač didelio stiprumo ir svorio santykio. Tačiau dėl brangaus neapdoroto anglies pluošto, daug darbo reikalaujančių kietėjimo ciklų autoklave ir didelio laužo kiekio CFRP rėmai yra pagrindinė sąnaudų kliūtis.

Perėjimas prie Didelio stiprumo padengti aliuminio lydiniai (naudojant 2024, 6061 arba 7075 aviacijos ir kosmoso klasės iš anksto nudažytus lakštus ir ritinius su specializuotomis korozijai atspariomis ir antivibracinėmis dangomis) leidžia UAV gamintojams iki 40 % sumažinti bendras rėmo gamybos sąnaudas . Naudojant automatinį štampavimą, CNC maršrutizavimą ir greitą ritininio ritinio dangą, aliuminis yra ekonomiška, keičiamo dydžio ir atspari smūgiams alternatyva masinės gamybos komerciniams dronams.

Kompozitinės gamybos kliūtys CFRP rėmuose

Anglies pluošto dronų rėmams taikomos didelės nuobaudos žaliavų tiekimo ir surinkimo etapuose:

Didelės žaliavos ir perdirbimo sąnaudos: Anglies pluošto paruošimui reikia brangių pirmtakų chemikalų, specializuoto transportavimo šaltose patalpose ir ilgų autoklavo presavimo ciklų.

Daug darbo reikalaujantis ruošinių išdėstymas: rankų darbas arba lėtas automatinis pluošto išdėstymas (AFP) riboja kasdienę rėmo gamybos apimtį ir padidina vieneto darbo sąnaudas.

Ekonomiškas dengto aliuminio rėmo štampavimo pavyzdys

Didelio stiprumo iš anksto padengtas aliuminio lakštinis metalas panaikina šias sąnaudų kliūtis:

Anglies pluošto (CFRP) rėmas ir dengto aliuminio rėmo ekonomika

Žaliavų sąnaudų sutaupymas: Aviacijos ir kosmoso aliuminio lydinio lakštai kainuoja maždaug 10–15 % struktūrinių CFRP žaliavų kilogramui.

Didelės spartos štampavimas ir frezavimas: automatiniai CNC maršrutizatoriai ir štampavimo presai apdoroja visas drono svirtis, variklio laikiklius ir važiuoklės plokštes per kelias sekundes, o ne valandas.

 Drono rėmo medžiagų palyginimas

Žemiau esančioje lentelėje palyginami pagrindiniai anglies pluošto ir padengto aliuminio inžineriniai ir sąnaudų parametrai dronų rėmų gamyboje:

Pagrindiniai dronų rėmų gamybos pranašumai

DUK

1 klausimas: ar perėjimas nuo anglies pluošto prie aliuminio žymiai padidins bendrą drono svorį?

A: Nors aliuminio tankis yra didesnis ( 2,70 g/cm³ ) nei anglies pluošto ( 1,55 g/cm³ ), strateginiai CNC kišenės, plonesni sieniniai matuokliai ir didelio našumo lydiniai (7075-T6) leidžia inžinieriams suprojektuoti aliuminio rėmus, kurie yra tik 10–15 %  sunkesni, o gamybos sąnaudos sumažėja 4 %.

2 klausimas: ar iš anksto padengtas aliuminio lakštas gali atlaikyti CNC frezavimą be dažų pleiskanų išilgai nupjautų kraštų?

A: Taip. Kosmosui ir kosmosui skirtos poliuretano ir PVDF ritinių dangos pasižymi lanksčiais skersiniais rišikliais. Nutiesus aštriais karbido įrankiais esant dideliam apsisukimų dažniui, danga išpjauna švarius kraštus be atskilimų, lupimo ar mikropleiskanų.

3 klausimas: kaip aliuminis skiriasi nuo anglies pluošto variklio vibracijos slopinimo požiūriu?

A: Anglies pluoštas yra standus ir gali sustiprinti variklio harmoniką į skrydžio valdiklio giroskopus. Padengtas aliuminis pasižymi geresniu vidiniu medžiagų slopinimu, kurį galima sustiprinti padengiant elastomerinėmis amortizacinėmis dangomis ant vidinių rėmų sutapimo paviršių.

4 klausimas: ar iš anksto padengtas aliuminis tinka žemės ūkio purškimo dronams, veikiamiems cheminių medžiagų?

A: Taip. Pažangios PVDF ir PU ritės dangos užtikrina puikią cheminę barjerinę apsaugą nuo atšiaurių pesticidų, skystų trąšų ir drėgmės, taip užkertant kelią paviršiaus įdubimams ir cheminei korozijai.

5 klausimas: kaip supakuojami iš anksto padengti aliuminio lakštai, kad jie nesusibraižytų siuntimo metu?

A: Lakštai laminuojami mažai lipnia, UV atsparia apsaugine PE plėvele, vakuuminiu būdu supakuoti su sausikliais į VCI antikorozinę plėvelę, perklijuoti neutraliu popieriumi ir siunčiami plokšti tvirtuose nefumiguojamuose mediniuose dėkluose.

Išvada

Keičiama anglies pluoštas su dengtais aliuminio lakštais ir ritėmis komercinėje dronų rėmų gamyboje suteikia patikimą kelią iki 40% sumažinti bendrąsias gamybos sąnaudas.

Norėdami optimizuoti medžiagų pasirinkimą savo UAV gamybos programai:

Suderinkite lydinio rūšį su rėmo komponento įtempimu: naudokite 6061-T6 pagrindinėms važiuoklės plokštėms ir komunaliniams dangčiams; nurodykite didelio našumo 7075-T6 arba 2024-T3 didelio įtempimo variklio rankoms ir važiuoklės kojoms.

Nurodykite iš anksto padengtą ritę, kad padidintumėte mastelio keitimą: įsigykite iš anksto nudažytą aliuminio lakštą su aukštu T formos lenkimo įvertinimu (≤ 1T-2T), kad užtikrintumėte, jog dangos nesutrūkinėtų ir nesisluoksniuotų atliekant lenkimo ir CNC štampavimo operacijas.

Optimizuokite svorį naudodami strateginį lengvumą: CNC frezavimo metu įdėkite topologinių kišenių ir santvaros formos išpjovas, kad sumažintumėte aliuminio masę ir išsaugotumėte konstrukcijos tvirtumą.