Kompozit drón inzertjeinek a fejlesztése
Kompozit drón inzertjeinek fejlesztése (Development of the inserts of a composite drone)
Konzulensek: Dr. Mezey Zoltán Tamás, adjunktus, Polimertechnika Tanszék
Dr. Szebényi Gábor, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
Napjainkban a kompozit alkatrészek, struktúrák egyre inkább elterjedtek a technológiailag fejlett iparágakban, köszönhetően a kompozit anyagok két egyedülálló előnyének. Az egyik legelőnyösebb tulajdonság, amivel rendelkeznek a kompozitok az az irányítható anizotrópia. Ez lehetővé teszi a megnövelt szilárdságot abban az irányban, ahol szükség van rá. Másodsorban a tömegre fajlagosított szilárdságuk és merevségük a kompozitoknak rendkívül magas, ami jelentős súlycsökkentést tesz lehetővé. Ennek következtében a nehezebb fém alkatrészek helyettesíthetővé válnak számos esetben. A kompozitok rendkívüli népszerűségnek örvendenek az autó-, repülő- és hadiparban. [1]
A szerkezetek bonyolultságának következtében nagy számú csatlakozásra van szükség. Az iparban elterjedt kapcsolatok sok esetben nem lehetségesek, köszönhetően az anyagok összeférhetetlenségének és/vagy a szétszerelhetőség igényének. Emiatt alternatív megoldásokra van szükség a megfelelő kapcsolat kialakítása érdekében. Ezen kapcsolatok minősége, azért kiemelkedően fontos, mert ezeken keresztül kerül bevezetésre az igénybevétel az alkatrészbe. Ezek nem megfelelő tervezése nem várt korai tönkremeneteleket idézhet elő. A terhelések bevezetésére a kompozitokban az egyik legelterjedtebb és legkézenfekvőbb megoldása az úgynevezett inzertek alkalmazása. Szendvics szerkezeteket súlycsökkentés céljából alkalmaznak az esetek nagy százalékában, amiből következik, hogy az inzertek mérete, száma és alakja is optimalizálást igényel. Magában az iparban a furatba ragasztott inzertek a legelterjedtebbek, de a szakirodalom alapján nem rejlik bennük sok innováció. Létezik egy alternatív típusú inzert, amit beágyazott inzerteknek neveznek. Ezt a fajta inzertet a szendvics gyártásával egyidejűleg integrálják bele a kompozitba a rétegek közé. Ez a megoldás azért rejt magában potenciált, mivel egyik legnagyobb erénye, hogy nincs szükség furatok kialakítására, ami által sokkal kevésbé lesz megtörve a szálfolytonosság. Továbbá a terhelés közvetítése is sokkal kedvezőbb, kisebb mértékű a feszültség-koncentrációs jellege az utólag ragasztott inzertekkel szemben. [1]
A kutatásom egy kompozit drón 3D nyomtatott beágyazott inzertjeinek az alakjának optimalizálásáról szól. A cél a fejlesztett titán inzertek és a kompozit mag merevségének az összehangolása volt. Ennek következtében sokkal nagyobb igénybevételek átadására lesz képes a csatlakozás tönkrementel nélkül. A beágyazott inzert modelljét különböző méretű furatokkal láttam el, amiknek végeselem módszer segítségével szimulálva lett a merevsége. Ezután további vastagság csökkentéseket eszközöltem, amivel sikeresen közelítettem a kompozit mag moduluszát. A szimulációs eredményeket 3 pontos hajlító vizsgálattal validáltam. Ezután vákum injektálással legyártottam a kompozitba beágyazott inzerteket, amiket 3 pontos hajlító vizsgálattal mértem össze az inzert nélküli kompozit anyagával. Az eredmények igazolták, hogy különböző geometriai átalakításokkal jól közelíthető a kompozit mag merevsége.
Irodalom:
[1] A. Galinska: Mechanical Joining of Fibre Reinforced Polymer Composites to Metals—A Review. Part I: Bolted Joining. Polymers, vol. 12, 2252 (2020).
szerző
-
Pál Kristóf
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Mezey Zoltán
adjunktus, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Szebényi Gábor
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
