ในช่วงสี่ปีที่ผ่านมา ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอนทานาได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์โดยใช้วิธีการยืดเส้นยืดสาย ตามรายงานจาก Composites World เมื่อวันที่ 5 ธันวาคม คาร์บอนไฟเบอร์นี้ง่ายต่อการจัดการกับการขึ้นรูปเครื่องบินที่มีรูปร่างซับซ้อน และลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากกองทัพสหรัฐฯ ด้วยเงินลงทุนรวม 25.8 ล้านดอลลาร์
Montana State University กล่าวว่านักวิจัยได้ลงทุนอย่างมากในสาขาการวิจัยที่เกี่ยวข้อง และขณะนี้กำลังเข้าใกล้ความสำเร็จครั้งสำคัญ นักวิจัยวางแผนที่จะตรวจสอบความสามารถในการผลิตจริงในสเกลเล็กๆ ก่อนที่จะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงอุตสาหกรรมอย่างเต็มที่ คาร์บอนไฟเบอร์แบบดั้งเดิมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอวกาศเนื่องจากมีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และทนทาน แต่เส้นใยเหล่านี้ไม่บิดงอง่าย ดังนั้น การสร้างส่วนโค้งที่แนบแน่นพอดีกับปีกของเครื่องบินจึงต้องใช้เครื่องมือในการผลิตที่ซับซ้อนและมีราคาแพง และมักมีโครงสร้างโลหะเป็นตัวช่วยเสริม ซึ่งทำให้กองทัพสหรัฐต้องเสียค่าใช้จ่ายหลายพันล้านดอลลาร์ต่อปีในการบำรุงรักษาและซ่อมแซม ในทางตรงกันข้าม วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดใหม่ -- ที่พัฒนาขึ้นที่ Montana State University -- ส่วนใหญ่ทำจากวัสดุที่ยืดได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเส้นใยบางส่วนจะแตกสลายในจุดที่อ่อนแอตามธรรมชาติ จากการศึกษาพบว่า เส้นใยคาร์บอนที่ 'ยืดและขาด' สามารถขึ้นรูปได้มากขึ้นประมาณ 8 เท่าด้วยความเข้มที่เท่ากันโดยประมาณ ซึ่งหมายความว่าสามารถขึ้นรูปวัสดุโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียบง่ายกว่าโดยไม่ต้องใช้โครงสร้างโลหะช่วย นักวิจัยกล่าวว่าเนื่องจากเส้นใยสามารถก่อตัวได้ง่ายกว่า กลุ่มอนุรักษ์นิยมจึงคาดว่าจะสามารถลดต้นทุนการผลิตลงได้หนึ่งในสี่ แม้ว่าแนวคิดของการปรับปรุงรูปร่างของคาร์บอนไฟเบอร์โดยการทำลายชิ้นส่วนของโครงสร้างมีมีมานานหลายทศวรรษ วิธีการบางอย่างที่ใช้ในอดีต (เช่น การตัดวัสดุแบบสุ่ม ฯลฯ) ได้พิสูจน์แล้วว่าใช้ได้ มันจะลดความแข็งแรงของวัสดุลงอย่างมาก แนวคิดของการแตกหักด้วยแรงดึงไม่ใช่นวัตกรรมล่าสุดเช่นกัน แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีวิธีที่มีประสิทธิภาพในการดึงการแตกหักอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพในลักษณะที่สามารถขยายไปสู่การผลิตภาคอุตสาหกรรมได้ อาจกล่าวได้ว่าแนวคิดของ 'ยืดและการทำลายคาร์บอนไฟเบอร์ฟังดูง่าย แต่ควบคุมยากมาก
ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอนทานาร่วมมือกับบริษัทมากกว่า 20 แห่งจากรัฐมอนทานาในการออกแบบและประมวลผลเครื่องมือแตกหักแบบแรงดึงแบบใหม่ที่เรียกว่า Bobcat Head เมื่อลำแสงแบนของเส้นลวดที่มีเส้นใยเดี่ยวคาร์บอนไฟเบอร์หลายพันเส้นผ่านชุดลูกกลิ้งอย่างรวดเร็ว จะใช้แรงที่แม่นยำเพื่อทำลายเส้นใยที่บกพร่อง นักวิจัยสังเกตว่ามีการแบ่งเส้นใยเพียงประมาณ 2 เปอร์เซ็นต์ในช่วงที่กำหนด ต่อจากนั้น นักวิจัยวิเคราะห์คุณสมบัติของวัสดุที่ได้รับ ดัดเส้นใยหลังจาก "ยืดและแตก" เป็นรูปทรงที่ซับซ้อนและยึดด้วยเรซิน โดยเน้นที่การทดสอบความยากในการขึ้นรูป การทดลองได้พิสูจน์ว่าเส้นใยมีคุณสมบัติเชิงกลเช่นเดียวกับวัสดุที่ทำจากเส้นใยต่อเนื่อง แต่ขึ้นรูปได้ง่ายกว่า ต่อไป นักวิจัยวางแผนที่จะขยายขนาดการผลิตอุปกรณ์การผลิตแบบ "ยืด-ขาด" นี้ โดยเปิดตัวแอปพลิเคชันสาธิตนำร่องเพื่อตรวจสอบความสามารถในการนำไปใช้ในการผลิตจริง สิ่งนี้จะเป็นการวางรากฐานสำหรับการอนุญาตทางเทคนิคแก่บริษัทการบินและอวกาศที่ผลิตเครื่องบินทหารและพลเรือน นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาเชื่อว่าวัสดุดังกล่าวคาดว่าจะเริ่มใช้ในอุตสาหกรรมในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ปัจจุบัน โครงการดังกล่าวได้รับความสนใจจากซัพพลายเออร์วัสดุขั้นสูงและผู้ผลิตด้านการบินและอวกาศ และนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่เกี่ยวข้องได้เดินทางมาที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอนทานาเพื่อดูวัสดุด้วยตนเองและกระตือรือร้นที่จะได้รับตัวอย่างวัสดุที่ทีมวิจัยจัดหาให้ นักวิจัยกล่าวว่าทั้งผู้ผลิตด้านการบินและอวกาศและซัพพลายเออร์ด้านวัสดุต่างแสดงความสนใจอย่างมากในงานวิจัยนี้ และเชื่อว่าเมื่อมีเงื่อนไขในการใช้งานแล้ว จะมีผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตอุปกรณ์ด้านการบินและอวกาศ
**คำชี้แจง: บทความและรูปภาพบางส่วนที่เผยแพร่ในบัญชีสาธารณะนี้มาจากอินเทอร์เน็ตและใช้เพื่อการแลกเปลี่ยนและแบ่งปันความเชี่ยวชาญและข้อมูลทางการตลาดเท่านั้น ไม่ใช่เพื่อวัตถุประสงค์ทางการค้าใดๆ โปรดระบุแหล่งที่มาสำหรับการพิมพ์ซ้ำ หากบุคคลหรือองค์กรใดมีข้อสงสัยเกี่ยวกับความถูกต้องหรือความถูกต้องของลิขสิทธิ์ของบทความหรือเนื้อหา โปรดติดต่อเราโดยเร็วที่สุด เราจะดูแลได้ทันเวลา
