復(fù)合材料的質(zhì)控軟件
時(shí)間:2005-07-05
目前很多合成設(shè)計(jì)、處理和質(zhì)量控制的軟件都對(duì)過程質(zhì)量控制提出了大膽的預(yù)測(cè)。有些新產(chǎn)品真的可以實(shí)現(xiàn)對(duì)過程的完全控制，它可以在部件成形前對(duì)復(fù)合物承壓強(qiáng)度進(jìn)行分析，最優(yōu)化預(yù)浸料坯，控制真空灌輸模塊以及檢驗(yàn)纖維方向，并且區(qū)分?jǐn)嗔训某梢蚴莵碜杂诶w維還是交聯(lián)樹脂。
Puck Criterion標(biāo)準(zhǔn)
德國亞琛大學(xué)的塑料工程學(xué)院（IKV）首先設(shè)計(jì)出利用Puck Criterion標(biāo)準(zhǔn)來分析合成物質(zhì)的承壓強(qiáng)度的軟件。強(qiáng)度分析非常復(fù)雜，因?yàn)槔w維和交聯(lián)樹脂的壓力曲線完全不同。
Puck Criterion分析模式是最早對(duì)復(fù)合聚合物中的纖維強(qiáng)度單獨(dú)進(jìn)行分析，并且計(jì)算其裂縫傾角的程序。這樣可以讓設(shè)計(jì)者通過改變纖維方向來改進(jìn)弱點(diǎn)。在這之前Tsai/Wu Criterion是傳統(tǒng)的分析模式，但是它不能對(duì)纖維和交聯(lián)樹脂進(jìn)行區(qū)分。IKV在18個(gè)月以前推出的這套名為Compositor的軟件以Microsoft的Excel作為模板，售價(jià)僅為1000美元出頭，并且包括兩天的培訓(xùn)課程。
商業(yè)軟件公司也同樣應(yīng)用了Puck Criterion。位于比利時(shí)Zaventem的Material SA公司于去年推出了一款名為Composite Star的相似軟件。它同樣用于分析復(fù)合聚合物的承壓強(qiáng)度和碾壓硬度，并且可以對(duì)不同厚度的斷裂點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)找到斷裂的原因，是出自纖維還是交聯(lián)聚合物，甚至可以對(duì)引起斷裂力量類型進(jìn)行分析，例如分析是擠壓力還是剪力。更重要的是，它可以幫助用戶分析這樣的斷裂是危險(xiǎn)的還是無大礙的。
纖維定向分析
去年，MSC.Nastran和MSC.Patran這兩款有限元軟件的設(shè)計(jì)者M(jìn)SC.軟件公司又推出了一款新的軟件，并認(rèn)為這是市場(chǎng)上唯一的一款隨機(jī)性軟件。這意味著可以任意改變復(fù)合物的厚度以及角度，更接近真實(shí)表現(xiàn)，其它的軟件在同一時(shí)間只能改變其中一個(gè)參數(shù)。這款軟件還包括一個(gè)“決策樹”結(jié)構(gòu)，可以指出這些變化里面哪一個(gè)更加重要。
這個(gè)月，Vistagy公司宣布了一個(gè)重大的升級(jí)：FiberSIM軟件的5.0升級(jí)版本允許工程師設(shè)計(jì)復(fù)合物并且計(jì)算他們的加工制造性能，同時(shí)顯示預(yù)浸料坯的壓力曲線，在哪個(gè)接口和缺口插入可以避免皺褶。5.0升級(jí)版本是第一個(gè)無論何處都可以創(chuàng)造“變化的碾壓表面偏移” （"variable laminate surface offsets"）的軟件，Vistagy說，這意味著它可以自動(dòng)計(jì)算每一層的變化，而以前的工程師必須一層層的單獨(dú)計(jì)算，或者使用同一個(gè)偏移。
VIP & RTM模擬
成立7年的荷蘭Palyworx公司最近公布了PTM-Worx軟件，該軟件可以模擬樹脂在RTM中的流動(dòng)以及真空擠灌過程。它模擬了樹脂在較大空間，例如船體中的流動(dòng)，計(jì)算纖維各個(gè)方向的不同效果，結(jié)構(gòu)層的滲透性，以及重力對(duì)樹脂流動(dòng)的影響。它可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)樹脂在傳輸帶和真空灌輸線中的表現(xiàn)，同樣可以預(yù)測(cè)到底需要多少樹脂。
特拉華洲立大學(xué)的復(fù)合材料中心推出了他們開發(fā)的SMARTMolding軟件和硬件，用于控制包括很多條灌輸線和很大的灌輸空間的SCRIMP真空灌輸過程。這個(gè)新的軟件號(hào)稱是唯一一個(gè)可以在合適的時(shí)間，合適的命令下打開和關(guān)閉灌輸線的軟件。通常情況下灌輸線的開關(guān)都是手工操作的，但是因?yàn)楣噍敃r(shí)各個(gè)層面的流速不同，用眼睛常常不能夠準(zhǔn)確判斷。
SMARTmolding 使灌輸過程自動(dòng)化，讓它更加具有可重復(fù)性，過程包括：檢查真空袋的裂縫，鑒定結(jié)構(gòu)插入物的條形碼，檢驗(yàn)樹脂的混合度，控制灌輸，并且指導(dǎo)操作者正確步驟。硬件部分包括電子管，流量和真空傳感器以及PLC觸摸控制屏。軟件和硬件的總價(jià)約為14萬美元。
高科技的質(zhì)量控制
去年推出的Assenbly Guidance系統(tǒng)是一套半自動(dòng)的聚合物鑒定裝置（APV），它被稱為高精度手動(dòng)定位觀察儀或HAMPI。它使用攝像機(jī)來觀察纖維的最上一層，同時(shí)有其它攝像機(jī)觀察下面，檢驗(yàn)纖維方向并且生成觀察記錄。HAMPI一般和公司的激光檢測(cè)系統(tǒng)一起使用，這樣就不需要實(shí)物的模板來布置板層。某個(gè)操作者點(diǎn)擊激光檢測(cè)器來進(jìn)行精細(xì)控制，三個(gè)激光點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)在上面。然后操作者將HAMPI移動(dòng)到三個(gè)激光點(diǎn)上面，并且拍照。這些點(diǎn)幫助排列這些照片，確定纖維正確的方向。HAMPI的價(jià)格大約為5萬美元，如果要加上手動(dòng)單元需要再加2萬美元
