Techno-economical evaluation of hybrid composite materials for the aerospace industry
Η παρούσα Διπλωματική Εργασία επικεντρώνεται κυρίως στην περιγραφή των καινοτόμων συνθέτων υλικών, την παρουσίαση διαφορετικών διεργασιών παραγωγής, αλλά και την εξέταση συγκεκριμένων εφαρμογών τους. Στην αεροναυπηγική βιομηχανία κύριος στόχος είναι η περιγραφή επιλεγμένων μεθόδων κατασκευής προηγμέ...
Saved in:
| _version_ | 1828460399788294144 |
|---|---|
| author | Ταπεινός, Ηλίας |
| author2 | Αλεξόπουλος, Νικόλαος |
| author_sort | Ταπεινός, Ηλίας |
| collection | DSpace |
| description | Η παρούσα Διπλωματική Εργασία επικεντρώνεται κυρίως στην περιγραφή των καινοτόμων συνθέτων υλικών, την παρουσίαση διαφορετικών διεργασιών παραγωγής, αλλά και την εξέταση συγκεκριμένων εφαρμογών τους. Στην αεροναυπηγική βιομηχανία κύριος στόχος είναι η περιγραφή επιλεγμένων μεθόδων κατασκευής προηγμένων συνθέτων υλικών καθώς και η αξιολόγηση τους με τεχνο-οικονομικά κριτήρια. Η κατασκευή/παρασκευή συνθέτων υλικών απαιτεί ως πρώτες ύλες (α) το ύφασμα, κατα-σκευασμένου άλλωτε με ίνες άνθρακα και άλλωτε με ίνες υάλου και (β) τη μήτρα που στη συγκεκριμένη περίπτωση είναι εποξειδική ρητίνη η οποία εμποτίζει τις ίνες με σκοπό τη συνένωση των στρωμάτων υφάσματος σε ένα υλικό. Στην παρούσα Διπλωματική εργασία το παραγώμενο υλικό ήταν μια πλάκα με δομικό συστατικό τις ίνες υάλου και μήτρα από εποξειδική ρητίνη, πού στη συνέχεια θα καλείται ως GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic). Οι παραγωγικές διαδικασίες της GFRP πλάκας που θα αναλυθούν διαφέρουν ως πρός τον τρόπο εμποτισμού του υφάσματος καθώς και το καλούπι παραγωγής (κλειστό, ανοιχτό). Η πρώτη παραγωγική διαδικασία που περιγράφεται είναι η εναπόθεση με το χέρι όπου ο εμποτισμός του υφάσματος γίνεται χειρονακτικά. Η δεύτερη παραγωγική διαδικασία που περιγράφεται είναι η έγχυση ρητίνης υπό συνθήκες υποπίεσης (LRI), ενώ η τρίτη παραγωγική διαδικασία είναι η μεταφορά ρητίνης σε κλειστό καλούπι (Resin Transfer Molding - RTM) όπου η παροχή ρητίνης μέσα στο καλούπι γίνεται μέσω πίεσης ειδικού μηχανήματος. Η καινοτομική παρέμβαση για τη δημιουργία καινοτόμων σύνθετων υλικών είναι η ανάδευση στο διάλυμα της ρητίνης και κατά συνέπεια εξασφάλιση της διασποράς CNTs-νανοσωλήνων άνθρακα και το μείγμα αργότερα να εμποτίσει το ύφασμα. Οι νανοσωλήνες άνθρακα προσδίδουν ηλεκτρική αγωγιμότητα στο μη αγώγιμο σύνθετο υλικό ενισχυμένο με ίνες υάλλου, μειώνοντας ωστόσο σε πολύ μικρό βαθμό τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού. Ο λόγος που η ύπαρξη των CNTs παίζει τόσο σημαντικό ρόλο στα GFRPs είναι ότι μέσω της ταυτόχρονης παρακολούθησης της ηλεκτρικής αντίστασης του υλικού κατά τη μηχανική λειτουργία του, μπορεί να καταγράφεται βλάβη πού αναπτύσσεται στο εσωτερικό του υλικού. Κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά στο Εργαστήριο Σύνθετων Υλικών του τμήματος Έρευνας και Ανάπτυξης της Ελληνικής Αεροπορικής Βιομηχανίας (ΕΑΒ). Αναπτύχθηκε μοντέλο για τον υπολογισμό του κόστους των παραχθέντων υλικών με διαφορετικές μεθόδους παραγωγής. Πραγματοποιήθηκαν μηχανικές δοκιμές για την αξιολόγηση των εν λόγω σύνθετων υλικών. Η σύγκριση μεταξύ τους και η αξιολόγηση με τεχνο-οικονομικά κριτήρια θα μας οδηγήσει στην επιλογή της βέλτιστης λύσης για βιομηχανική εφαρμογή με βάση το κόστος, σε συνδυασμό με την επιλογή των ιδανικών διαστάσεων της παραγώμενης πλάκας και την επιθυμητή συγκέντρωση των CNTs. Θα καθοριστούν επίσης, οι βέλτιστες συνθήκες εμποτισμού και θερμοκρασίας για την παραγωγή των GFRP με χαμηλό κόστος και με προϋπόθεση την διατήρηση των μηχανικών ιδιοτήτων του υλικού. Κατά τη διάρκεια της τρίμηνης (3) παραμονής στο Ινστιτούτο Σύνθετων Υλικών- Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW), που υπάγεται στο Technische Universität Kaiserslautern της Γερμανίας, αναπτύχθηκε μοντέλο για τον υπολογισμό του κόστους παραγωγής για σύνθετα υλικά κλειστού καλουπιού, για βιομηχανικές εφαρμογές. Το Institut für Verbundwerkstoffe έχει αναπτύξει την τεχνολογία δακτυλίου με κεφαλές για διέλευση εμποτισμένου νήματος πλέξης. Ειδικότερα εξετάστηκε η ενίσχυση μεταλλικών πιεστικών δοχείων για αποθήκευση συμπιεσμένου υδρογόνου, μέσω εξωτερικής πλέξης με νήματα εμποτισμένα με ρητίνη. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση αυτής της μεθόδου με την εφαρμοζόμενη στις βιομηχανίες συμβατική μέθοδο με δυο κριτήρια: την παραγωγικότητα δοχείων πίεσης στη μονάδα του χρόνου και το κόστος επεξεργασίας ανά παραγώμενη μονάδα. |
| id | oai:hellanicus.lib.aegean.gr:11610-8529 |
| institution | Hellanicus |
| language | English |
| publishDate | 2015 |
| record_format | dspace |
| title | Techno-economical evaluation of hybrid composite materials for the aerospace industry |
| topic | Υβριδικά σύνθετα υλικά Μηχανικές ιδιότητες Μέθοδοι παρασκευής Τεχνο-οικονομική αξιολόγηση Περιέλιξη πιεστικών δοχείων Βέλτιστες παράμετροι Hybrid composite materials Mechanical properties Manufacturing processes Techno-economical assessment Filament winding Optimum parameters |
| url | https://vsmart.lib.aegean.gr/webopac/List.csp?SearchT1=%CE%A4%CE%B1%CF%80%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CF%8C%CF%82%2C+%CE%97%CE%BB%CE%AF%CE%B1%CF%82&Index1=Keywordsbib&Database=1&SearchMethod=Find_1&SearchTerm1=%CE%A4%CE%B1%CF%80%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CF%8C%CF%82%2C+%CE%97%CE%BB%CE%AF%CE%B1%CF%82&OpacLanguage=gre&Profile=Default&EncodedRequest=H*3B*A9*DBk*D62*01*BE*A2*06*10*9A*BF*40*B1&EncodedQuery=H*3B*A9*DBk*D62*01*BE*A2*06*10*9A*BF*40*B1&Source=SysQR&PageType=Start&PreviousList=RecordListFind&WebPageNr=1&NumberToRetrieve=50&WebAction=NewSearch&StartValue=0&RowRepeat=0&ExtraInfo=&SortIndex=Year&SortDirection=-1&Resource=&SavingIndicator=&RestrType=&RestrTerms=&RestrShowAll=&LinkToIndex= http://hdl.handle.net/11610/8529 |
| work_keys_str_mv | AT tapeinosēlias technoeconomicalevaluationofhybridcompositematerialsfortheaerospaceindustry |