Төмөр замын транзит нийлмэл материалын чиглэлээр гадаадын судалгаа бараг хагас зуун жил үргэлжилж байна.Хятадад төмөр замын транзит болон өндөр хурдны галт тэрэгний зам хурдацтай хөгжиж, энэ салбарт дотоодын нийлмэл материалыг ашиглах ажил эрчимтэй явагдаж байгаа ч гадаад төмөр замын транзит тээвэрт өргөн хэрэглэгддэг нийлмэл материалын хүчитгэсэн эслэг нь шилэн эслэгээс илүү байдаг нь Хятад дахь нүүрстөрөгчийн шилэн нийлмэл .Энэ нийтлэлд дурьдсанчлан нүүрстөрөгчийн эслэг нь TPI Composites компанийн бүтээсэн биеийн нийлмэл материалын 10% -иас бага хувийг эзэлдэг бөгөөд үлдсэн хэсэг нь шилэн шилэн байдаг тул хөнгөн жинтэй байхын зэрэгцээ зардлыг тэнцвэржүүлж чаддаг.Нүүрстөрөгчийн файберыг их хэмжээгээр ашиглах нь зайлшгүй зардалд хүндрэл учруулдаг тул үүнийг машин зэрэг үндсэн бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд ашиглаж болно.
Термостат нийлмэл материал үйлдвэрлэгч Norplex-Micarta нь 50 гаруй жилийн турш галт тэрэг, хөнгөн төмөр замын тоормосны систем, өргөгдсөн цахилгаан төмөр замын цахилгаан тусгаарлагч зэрэг төмөр замын транзит хэрэглээнд зориулсан материал үйлдвэрлэх чиглэлээр тогтвортой бизнес эрхэлсээр ирсэн.Гэвч өнөөдөр тус компанийн зах зээл харьцангуй нарийхан хүрээнээс хальж хана, дээвэр, шал зэрэг олон төрлийн хэрэглээ болж өргөжин тэлж байна.
Норплекс-Микарта компанийн бизнес хөгжлийн захирал Дастин Дэвис ирэх жилүүдэд төмөр зам болон бусад олон нийтийн тээврийн зах зээл нь түүний компани болон бусад нийлмэл материал үйлдвэрлэгч, ханган нийлүүлэгчдэд улам бүр боломж олгоно гэж үзэж байна.Энэхүү хүлээгдэж буй өсөлтийн хэд хэдэн шалтгаан байгаа бөгөөд үүний нэг нь гал түймрийн EN 45545-2 стандартыг Европт нэвтрүүлсэн нь олон нийтийн тээврийн хэрэгсэлд гал түймэр, утаа, хийн хамгаалалт (FST) илүү хатуу шаардлага тавьдаг.Фенолын давирхайн системийг ашигласнаар нийлмэл бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэгчид гал, утаанаас хамгаалах шаардлагатай шинж чанарыг бүтээгдэхүүндээ шингээж чаддаг.
Түүнчлэн автобус, метро, галт тэрэгний операторууд шуугиантай чичиргээ, какофонийг багасгах нийлмэл материалын давуу талыг ойлгож эхэлж байна."Хэрвээ та метронд явж байхдаа төмөр хавтан шажигнахыг сонссон бол" гэж Дэвис хэлэв.Хэрвээ уг самбарыг нийлмэл материалаар хийсэн бол дууг нь хааж, галт тэрэгний хөдөлгөөнийг нам гүм болгоно."
Нийлмэл материалын хөнгөн жин нь түлшний хэрэглээг багасгаж, хүрээг нь өргөжүүлэх сонирхолтой автобусны операторуудын сонирхлыг татдаг.2018 оны 9-р сард гаргасан тайландаа зах зээлийн судалгааны Люцинтел компани 2018-2023 оны хооронд нийтийн тээвэр болон бартаат замын тээврийн хэрэгсэлд ашигладаг нийлмэл материалын дэлхийн зах зээл жил бүр 4.6 хувиар өсөж, 2023 он гэхэд 1 тэрбум долларт хүрэх боломжтой гэж таамаглаж байсан. Гадна, дотоод засал, бүрээс, цахилгаан дамжуулах эд анги, цахилгаан эд анги зэрэг олон төрлийн хэрэглээнд боломжууд гарч ирнэ.
Norplex-Micarta одоо АНУ-д хөнгөн төмөр замын шугам дээр туршиж байгаа шинэ эд анги үйлдвэрлэдэг.Нэмж дурдахад тус компани тасралтгүй шилэн материал бүхий цахилгаанжуулалтын системд анхаарлаа хандуулж, тэдгээрийг илүү хурдан хатдаг давирхайн системтэй хослуулсаар байна."Та зардлыг бууруулж, үйлдвэрлэлээ нэмэгдүүлж, FST фенолийн бүрэн ажиллагааг зах зээлд гаргаж чадна" гэж Дэвис тайлбарлав.Нийлмэл материалууд нь ижил төстэй металл хэсгүүдээс илүү үнэтэй байж болох ч Дэвис хэлэхдээ өртөг нь тэдний судалж буй хэрэглээг тодорхойлох хүчин зүйл биш юм.
Хөнгөн ба галд тэсвэртэй
Европын төмөр замын оператор Duetsche Bahn-ийн 66 ICE-3 Express вагоны паркийг шинэчлэн засварласан нь хэрэглэгчдийн онцгой хэрэгцээг хангах нийлмэл материалуудын нэг боломж юм.Агааржуулагчийн систем, зорчигчдын зугаа цэнгэлийн систем, шинэ суудал зэрэг нь ICE-3 вагонд шаардлагагүй жин нэмсэн.Үүнээс гадна, анхны фанер шал нь Европын галын шинэ стандартыг хангаагүй.Компанид жингээ хасах, галаас хамгаалах стандартыг хангахад туслах шалны шийдэл хэрэгтэй байсан.Хөнгөн нийлмэл шал нь хариулт юм.
ХБНГУ-д төвтэй нийлмэл даавуу үйлдвэрлэгч Saertex нь шалан дээрээ LEO® материалын системийг санал болгож байна.Saertex группын дэлхийн маркетингийн албаны дарга Даниел Стумп хэлэхдээ LEO нь нэхмэл даавуунаас илүү механик шинж чанар, илүү хөнгөн жинтэй байх боломжийг олгодог давхаргатай, муруйгүй даавуу юм.Дөрвөн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй нийлмэл систем нь галд тэсвэртэй тусгай бүрээс, шилэн материалаар бэхжүүлсэн материал, SAERfoam® (3D шилэн гүүр бүхий үндсэн материал), LEO винил эфирийн давирхайг агуулдаг.
Нийлмэл материал үйлдвэрлэгч SMT (мөн Германд төвтэй) нь Британийн Алан Харпер компанийн дахин ашиглах боломжтой цахиурын вакуум уутыг ашиглан вакуум дүүргэх аргаар шалыг бүтээжээ."Бид өмнөх фанерын жингийн 50 орчим хувийг хэмнэсэн" гэж Стумп хэлэв."LEO систем нь механик шинж чанар сайтай, дүүргэгдээгүй давирхайн систем бүхий тасралтгүй шилэн ламинат дээр суурилдаг... . Үүнээс гадна, нийлмэл материал нь ялзрахгүй, ялангуяа өвлийн улиралд цас ордог, цас ихтэй газруудад маш том давуу тал юм. шал нойтон байна."Шал, дээд хивс, резинэн материал нь галд тэсвэртэй шинэ стандартыг хангасан.
SMT нь 32,000 хавтгай дөрвөлжин фут хавтан үйлдвэрлэсэн бөгөөд өнөөг хүртэл найман ICE-3 галт тэрэгний гуравны нэг орчимд суурилуулсан байна.Засварын явцад самбар бүрийн хэмжээг тухайн машинд тохируулан оновчтой болгож байна.ICE-3 седан машины OEM нь шинэ нийлмэл шаланд маш их сэтгэгдэл төрүүлсэн тул төмөр замын вагон дахь хуучин металл дээврийн бүтцийг хэсэгчлэн солихын тулд нийлмэл дээврийг захиалсан.
Улам цааш явах, лавшруулах
Калифорнид төвтэй загвар зохион бүтээгч, утаагүй цахилгаан автобус үйлдвэрлэгч Proterra нь 2009 оноос хойш бүх биед нийлмэл материал ашиглаж байгаа бөгөөд 2017 онд тус компани аккумлятороор цэнэглэгдсэн катализатороор нэг талдаа 1100 миль туулж дээд амжилт тогтоосон. ®E2 автобус.Энэхүү автобус нь нийлмэл үйлдвэрлэгч TPI Composite-ийн хийсэн хөнгөн биетэй.
* Саяхан TPI Proterra-тай хамтран нэгдсэн цахилгаан автобус үйлдвэрлэсэн."Ердийн автобус эсвэл ачааны машинд явах эд анги байдаг бөгөөд их бие нь явах эд анги дээр суудаг" гэж TPI-ийн Стратегийн маркетингийн захирал Тодд Алтман тайлбарлав.Автобусны хатуу бүрхүүлийн загвараар бид явах эд анги, их биеийг нэгтгэсэн бөгөөд энэ нь бүхэл бүтэн автомашины загвартай адил юм." Нэг бүтэц нь гүйцэтгэлийн шаардлагыг хангахад хоёр тусдаа бүтцээс илүү үр дүнтэй байдаг.
Proterra нэг бүрхүүлтэй их бие нь зориулалтын дагуу хийгдсэн бөгөөд эхнээс нь цахилгаан машин байхаар бүтээгдсэн.Олон автомашин үйлдвэрлэгчид болон цахилгаан автобус үйлдвэрлэгчдийн туршлагаас харахад дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн уламжлалт загвараа цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд тохируулах гэж хязгаарлагдмал оролдлого хийсэн нь энэ бол чухал ялгаа юм гэж Алтман хэлэв."Тэд одоо байгаа платформуудыг авч, аль болох олон батерейг багтаахыг хичээж байна. Энэ нь аль ч өнцгөөс харахад хамгийн сайн шийдлийг санал болгодоггүй.""гэж Альтман хэлэв.
Жишээлбэл, олон цахилгаан автобусны батерей нь машины ард эсвэл дээд хэсэгт байдаг.Гэхдээ Proterra-ийн хувьд TPI нь зайг автобусны доор байрлуулах боломжтой."Хэрэв та тээврийн хэрэгслийн бүтцэд маш их жин нэмж байгаа бол энэ жинг гүйцэтгэлийн болон аюулгүй байдлын үүднээс аль болох хөнгөн байлгахыг хүсч байна" гэж Алтман хэлэв.Одоо олон цахилгаан автобус, автомашин үйлдвэрлэгчид тээврийн хэрэгслийнхээ илүү үр ашигтай, зорилтот загварыг боловсруулахын тулд зургийн самбар руу буцаж байгааг тэрээр тэмдэглэв.
TPI нь Айова, Род-Айленд дахь TPI-ийн үйлдвэрүүдэд 3350 хүртэлх нийлмэл автобусны их бие үйлдвэрлэхээр Протерратай таван жилийн гэрээ байгууллаа.
Тохируулах хэрэгтэй
Катализаторын автобусны их биеийг зохион бүтээхдээ TPI болон Proterra нь бүх төрлийн материалын давуу болон сул талуудыг тогтмол тэнцвэржүүлж, зардлын зорилгодоо хүрэхийн зэрэгцээ оновчтой гүйцэтгэлд хүрэхийг шаарддаг.TPI-ийн 200 фут урт, 25,000 фунт жинтэй том салхины ир үйлдвэрлэх туршлага нь 6,000-аас 10,000 фунт жинтэй 40 фут автобусны их биеийг үйлдвэрлэхэд харьцангуй хялбар болгодог гэж Алтман тэмдэглэв.
TPI нь карбон файберыг сонгон ашиглах замаар шаардлагатай бүтцийн бат бөх чанарыг олж авах боломжтой бөгөөд хамгийн их ачаалалтай хэсгүүдийг бэхжүүлдэг."Бид нүүрстөрөгчийн файберыг ашигладаг бөгөөд та үндсэндээ машин худалдаж авах боломжтой" гэж Алтман хэлэв.Ерөнхийдөө нүүрстөрөгчийн эслэг нь биеийн нийлмэл арматурын материалын 10 хүрэхгүй хувийг эзэлдэг бөгөөд үлдсэн хэсэг нь шилэн материал юм.
TPI ижил төстэй шалтгаанаар винил эфирийн давирхайг сонгосон."Бид эпоксиг харахад тэд маш сайн байдаг, гэхдээ тэдгээрийг эмчлэхдээ та температурыг нэмэгдүүлэх хэрэгтэй. Тиймээс хөгцийг халаах хэрэгтэй. Энэ нь нэмэлт зардал юм "гэж тэр үргэлжлүүлэн хэлэв.
Тус компани нь нэг бүрхүүлд шаардлагатай хөшүүн байдлыг хангадаг нийлмэл сэндвич бүтцийг үйлдвэрлэхийн тулд вакуум тусламжтай давирхай дамжуулах хэлбэрийг (VARTM) ашигладаг.Үйлдвэрлэлийн явцад зарим металл холбох хэрэгсэл (урсгалтай холбох хэрэгсэл, түншээд хавтан гэх мэт) нь биед ордог.Автобусыг дээд ба доод хэсэгт хувааж, дараа нь наасан байна.Ажилчид дараа нь гоёл чимэглэл гэх мэт жижиг нийлмэл гоёл чимэглэлийг нэмэх ёстой, гэхдээ эд ангиудын тоо нь металл автобусны нэг хэсэг юм.
Бэлэн биеийг Proterra автобус үйлдвэрлэх үйлдвэрт илгээсний дараа хийх ажил бага тул үйлдвэрлэлийн шугам илүү хурдан урсдаг."Тэд гагнуур, нунтаглах, үйлдвэрлэх бүх ажлыг хийх шаардлагагүй бөгөөд тэдгээр нь их биеийг жолоодлоготой холбох маш энгийн интерфейстэй" гэж Алтман нэмж хэлэв.Протерра нь монокотик бүрхүүлийг үйлдвэрлэхэд бага зай шаардагдах тул цаг хэмнэж, нэмэлт зардлыг бууруулдаг.
Хотууд бохирдлыг бууруулж, зардлаа бууруулахын тулд цахилгаан автобус ашиглах болсон тул нийлмэл автобусны их биеийн эрэлт нэмэгдэнэ гэж Алтман үзэж байна.Proterra-ийн мэдээлснээр батерейгаар ажилладаг цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь дизель, шахсан байгалийн хий эсвэл дизель хайбрид автобустай харьцуулахад ашиглалтын мөчлөгийн хамгийн бага зардалтай (12 жил) байдаг.Энэ нь Актерейгаар ажилладаг цахилгаан автобусны борлуулалт нийт тээврийн зах зээлийн 10 хувийг эзэлдэг гэж Протерра хэлж байгаагийн нэг шалтгаан байж болох юм.
Цахилгаан автобусны биед нийлмэл материалыг өргөн ашиглахад зарим саад бэрхшээл байсаар байна.Нэг нь автобусны үйлчлүүлэгчдийн янз бүрийн хэрэгцээг хангах чиглэлээр мэргэшсэн."Транзит тээврийн байгууллага бүр өөр өөр аргаар автобус авах дуртай байдаг -- суудлын тохиргоо, нүхний нүх онгойлгох. Энэ нь автобус үйлдвэрлэгчдийн хувьд том сорилт бөгөөд эдгээр тохиргооны олон зүйл манайд очих боломжтой.""Алтман хэлэв. "Нэгдсэн биеийн үйлдвэрлэгчид стандарт хийцтэй байхыг хүсдэг, гэхдээ үйлчлүүлэгч бүр өндөр түвшний тохируулга хийхийг хүсч байвал үүнийг хийхэд хэцүү байх болно." TPI автобусны дизайныг сайжруулахын тулд Proterra-тай үргэлжлүүлэн хамтран ажилласаар байна. эцсийн үйлчлүүлэгчдэд шаардагдах уян хатан байдал.
Боломжийг судлаарай
Нийлмэл материалууд нь олон нийтийн тээврийн шинэ хэрэглээнд тохирох эсэхийг туршиж байна.Их Британид нүүрстөрөгчийн файберыг дахин боловсруулж, дахин ашиглах технологид мэргэшсэн ELG Carbon Fibre нь суудлын автомашины тэрэгт зориулсан хөнгөн нийлмэл материал боловсруулдаг компаниудын консорциумыг тэргүүлдэг.Мотор нь машины их биеийг дэмжиж, дугуйг чиглүүлж, тогтвортой байдлыг нь хадгалж байдаг.Эдгээр нь төмөр замын чичиргээг шингээж, галт тэрэг эргэх үед төвөөс зугтах хүчийг багасгах замаар аялах ая тухыг сайжруулахад тусалдаг.
Төслийн нэг зорилго нь харьцуулж болох металл тэрэгнээс 50 хувиар хөнгөн тэрэг үйлдвэрлэх явдал юм.ELG-ийн бүтээгдэхүүн хөгжүүлэлтийн инженер Камил Сеурат хэлэхдээ "Хэрэв тэргэнцэр нь хөнгөн бол замд гэмтэл учруулахгүй бөгөөд замын ачаалал бага байх тул засвар үйлчилгээний хугацаа болон засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулах боломжтой" гэж хэлжээ.Нэмэлт зорилтууд нь хажуугийн дугуйны хүчийг 40% -иар бууруулж, насан туршийн байдлыг хянах явдал юм.Их Британийн ашгийн бус Төмөр замын аюулгүй байдал, стандартын зөвлөл (RSSB) нь арилжааны хувьд ашигтай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх зорилгоор уг төслийг санхүүжүүлж байна.
Өргөн цар хүрээтэй үйлдвэрлэлийн туршилтуудыг хийж, хэвэнд дарах, ердийн нойтон давхарга, ус шингээх, автоклавын бэлдмэлийг ашиглан хэд хэдэн туршилтын хавтанг хийсэн.Моторын үйлдвэрлэл хязгаарлагдмал байх тул тус компани автоклавт хатаасан эпокси препрегийг хамгийн хэмнэлттэй барилгын арга болгон сонгосон.
Бүрэн оврын тэрэгний загвар нь 8.8 фут урт, 6.7 фут өргөн, 2.8 фут өндөр юм.Энэ нь дахин боловсруулсан карбон файбер (ELG-ээс нийлүүлсэн нэхмэл бус дэвсгэр) болон түүхий нүүрстөрөгчийн шилэн даавууны хослолоор хийгдсэн.Нэг талын утаснуудыг үндсэн бат бэхийн элемент болгон ашиглах бөгөөд робот технологи ашиглан хэвэнд хийнэ.Механик шинж чанар сайтай эпокси сонгох бөгөөд энэ нь төмөр замд ашиглах EN45545-2 гэрчилгээтэй, шинээр боловсруулсан галд тэсвэртэй эпокси байх болно.
Жолоодлогын дам нуруунаас хажуугийн хоёр дам нуруунд гагнаж хийдэг ган тэрэгнээс ялгаатай нь нийлмэл углуур нь өөр өөр орой болон ёроолтой, дараа нь хоорондоо нийлдэг.Одоо байгаа металл машинуудыг солихын тулд нийлмэл хувилбар нь түдгэлзүүлэх, тоормосны холболтын хаалт болон бусад дагалдах хэрэгслийг ижил байрлалд нэгтгэх шаардлагатай болно."Одоогоор бид ган холбох хэрэгслийг хадгалахаар сонгосон боловч цаашдын төслүүдийн хувьд эцсийн жинг бууруулахын тулд ган холбох хэрэгслийг нийлмэл төрлийн холбох хэрэгслээр солих нь сонирхолтой байж магадгүй юм" гэж Сеурат хэлэв.
Бирмингемийн Их Сургуулийн Мэдрэгч ба Нийлмэл бүтээгдэхүүний группын консорциумын гишүүн уг мэдрэгчийн бүтээн байгуулалтад хяналт тавьж байгаа бөгөөд уг мэдрэгчийг үйлдвэрлэлийн үе шатанд нийлмэл машинд нэгтгэх болно."Ихэнх мэдрэгч нь ачааны машин дээрх салангид цэгүүдийн ачааллыг хянахад чиглэгддэг бол бусад нь температур мэдрэгчтэй байдаг" гэж Сеурат хэлэв.Мэдрэгчид нь нийлмэл бүтцийг бодит цаг хугацаанд хянах боломжийг олгож, насан туршийн ачааллын мэдээллийг цуглуулах боломжийг олгоно.Энэ нь оргил ачаалал, удаан хугацааны ядаргааны талаар үнэ цэнэтэй мэдээлэл өгөх болно.
Урьдчилсан судалгаагаар нийлмэл тэрэг нь хүссэн жингээ 50% бууруулах боломжтой болохыг харуулж байна.Төслийн багийнхан 2019 оны дундуур том оврын машиныг туршихад бэлэн болгоно гэж найдаж байна.Хэрэв прототип нь хүлээгдэж буй гүйцэтгэлтэй байвал тэд төмөр замын тээврийн компани болох Alstom-ийн хийсэн трамвайг турших зорилгоор илүү олон тэрэг үйлдвэрлэх болно.
Seurat-ийн хэлснээр, хийх ажил их байгаа хэдий ч эрт үеийн шинж тэмдгүүдээс харахад металл тэрэгтэй өртөг, хүч чадлаараа өрсөлдөхүйц, арилжааны хувьд ашигтай нийлмэл тэрэг бүтээх боломжтой гэж үзэж байна."Тэгвэл төмөр замын салбарт нийлмэл материалын олон сонголт, боломжит хэрэглээ байгаа гэж би бодож байна" гэж тэр нэмж хэлэв.(Нийтлэлийг Доктор Чиан Шинийн "Нүүрстөрөгчийн шилэн ба түүний нийлмэл технологи" номноос дахин хэвлэсэн).
Шуудангийн цаг: 2023-03-07