अधिक र अधिक मिश्रित सामग्रीहरू रेल र जन ट्रान्जिट प्रणालीहरूमा आफ्नो बाटो खोज्दै छन्

थप रूपमा, बस, सबवे र ट्रेन अपरेटरहरूले शोर कम्पन र क्याकोफोनी कम गर्न कम्पोजिट सामग्रीका फाइदाहरू महसुस गर्न थालेका छन्।"यदि तपाई सबवेमा हुनुहुन्छ र धातुको प्लेट बजिरहेको सुन्नुभयो भने," डेभिसले भने।यदि प्यानल कम्पोजिट सामग्रीबाट बनेको छ भने, यसले आवाजलाई म्युट गर्नेछ र ट्रेनलाई शान्त बनाउनेछ।"

कम्पोजिटको हल्का तौलले इन्धन प्रयोग घटाउन र यसको दायरा विस्तार गर्न इच्छुक बस अपरेटरहरूलाई पनि आकर्षक बनाउँछ।सेप्टेम्बर 2018 को रिपोर्टमा, बजार अनुसन्धान फर्म लुसिन्टेलले ठूलो यातायात र अफ-रोड सवारी साधनहरूमा प्रयोग हुने कम्पोजिटहरूको लागि विश्वव्यापी बजार 2018 र 2023 को बीचमा 4.6 प्रतिशतको वार्षिक दरले वृद्धि हुनेछ, 2023 सम्ममा $ 1 बिलियनको सम्भावित मूल्यको साथ भविष्यवाणी गरेको छ। अवसरहरू बाह्य, भित्री, हुड र पावरट्रेन भागहरू, र विद्युतीय घटकहरू सहित विभिन्न अनुप्रयोगहरूबाट आउनेछन्।

Norplex-Micarta ले अब नयाँ भागहरू उत्पादन गर्दछ जुन हाल संयुक्त राज्यमा लाइट रेल लाइनहरूमा परीक्षण भइरहेको छ।थप रूपमा, कम्पनीले निरन्तर फाइबर सामग्रीको साथ विद्युतीकरण प्रणालीहरूमा ध्यान केन्द्रित गर्न जारी राख्छ र तिनीहरूलाई छिटो उपचार रेजिन प्रणालीहरूसँग संयोजन गर्दछ।"तपाईं लागत घटाउन सक्नुहुन्छ, उत्पादन बढाउन सक्नुहुन्छ, र FST phenolic को पूर्ण कार्यक्षमता बजारमा ल्याउन सक्नुहुन्छ," डेभिसले बताए।जबकि मिश्रित सामग्रीहरू समान धातुका भागहरू भन्दा महँगो हुन सक्छ, डेभिस भन्छन् कि लागत उनीहरूले अध्ययन गरिरहेका अनुप्रयोग निर्धारण गर्ने कारक होइन।

प्रकाश र ज्वाला-retardant
युरोपेली रेल अपरेटर Duetsche Bahn को 66 ICE-3 एक्सप्रेस कारहरूको फ्लीटको नवीकरण ग्राहकहरूको विशिष्ट आवश्यकताहरू पूरा गर्न कम्पोजिट सामग्रीको क्षमताहरू मध्ये एक हो।वातानुकूलित प्रणाली, यात्रु मनोरञ्जन प्रणाली र नयाँ सिटहरूले ICE-3 रेल कारहरूमा अनावश्यक वजन थप्यो।थप रूपमा, मूल प्लाईवुड फर्शले नयाँ युरोपेली आगो मापदण्डहरू पूरा गर्दैन।कम्पनीलाई तौल कम गर्न र आगो सुरक्षा मापदण्डहरू पूरा गर्न मद्दतको लागि फ्लोरिंग समाधान चाहिन्छ।हल्का कम्पोजिट फर्श उत्तर हो।

जर्मनीमा आधारित कम्पोजिट कपडाको निर्माता Saertex ले यसको फर्शको लागि LEO® सामग्री प्रणाली प्रदान गर्दछ।सेर्टेक्स ग्रुपका मार्केटिङका ​​ग्लोबल हेड डेनियल स्टम्पले भने कि LEO लेयर्ड, गैर-क्रिम्पेड कपडा हो जसले बुनेका कपडाहरू भन्दा उच्च मेकानिकल गुणहरू र अधिक हल्का क्षमता प्रदान गर्दछ।चार-कम्पोनेन्ट कम्पोजिट प्रणालीमा विशेष आगो प्रतिरोधी कोटिंग्स, फाइबरग्लास प्रबलित सामग्री, SAERfoam® (एकीकृत 3D-फाइबरग्लास पुलहरू सहितको मुख्य सामग्री), र LEO विनाइल एस्टर रेजिनहरू समावेश छन्।

एसएमटी (जर्मनीमा पनि आधारित), एक कम्पोजिट सामग्री निर्माताले, बेलायती कम्पनी एलन हार्परले बनाएको पुन: प्रयोज्य सिलिकन भ्याकुम ब्यागहरू प्रयोग गरेर भ्याकुम फिलिंग प्रक्रिया मार्फत फ्लोर सिर्जना गर्‍यो।"हामीले अघिल्लो प्लाइवुडबाट करिब ५० प्रतिशत तौल बच्यौं," स्टम्पले भने।"LEO प्रणाली उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरू सहित एक गैर-भरी राल प्रणालीको साथ निरन्तर फाइबर ल्यामिनेटहरूमा आधारित छ। . . थप रूपमा, कम्पोजिट सड्दैन, जुन ठूलो फाइदा हो, विशेष गरी हिउँदमा हिउँ पर्ने ठाउँहरूमा र भुइँ भिजेको छ।"भुइँ, शीर्ष कार्पेट र रबर सामग्री सबै नयाँ ज्वाला retardant मापदण्ड पूरा।

SMT ले 32,000 वर्ग फुट भन्दा बढी प्यानलहरू उत्पादन गरेको छ, जुन आजसम्मका आठ ICE-3 ट्रेनहरू मध्ये लगभग एक तिहाइमा स्थापना गरिएको छ।नवीकरण प्रक्रियाको क्रममा, प्रत्येक प्यानलको साइज एक विशेष कार फिट गर्न अनुकूलित भइरहेको छ।ICE-3 सेडानको OEM नयाँ कम्पोजिट फ्लोरिङबाट यति प्रभावित भएको थियो कि यसले रेल कारहरूमा पुरानो धातुको छानाको संरचना आंशिक रूपमा प्रतिस्थापन गर्न कम्पोजिट छतको आदेश दिएको छ।

अगाडि बढ्नुहाेस्
प्रोटेरा, क्यालिफोर्नियामा आधारित डिजाइनर र शून्य-उत्सर्जन इलेक्ट्रिक बसहरूको निर्माता, 2009 देखि आफ्नो सबै शरीरहरूमा मिश्रित सामग्री प्रयोग गर्दै आएको छ। 2017 मा, कम्पनीले आफ्नो ब्याट्री चार्ज गरिएको क्याटालिस्टमा 1,100 एकतर्फी माइल ड्राइभ गरेर कीर्तिमान कायम गर्यो। ®E2 बस।त्यो बसमा कम्पोजिट निर्माता TPI कम्पोजिटले बनाएको हल्का तौलको बडी रहेको छ।

* भर्खरै, TPI ले प्रोटेरासँग मिलेर एकीकृत सबै-इन-वन कम्पोजिट इलेक्ट्रिक बस उत्पादन गरेको छ।"सामान्य बस वा ट्रकमा, त्यहाँ चेसिस हुन्छ, र शरीर त्यो चेसिसको शीर्षमा बस्छ," TPI मा रणनीतिक मार्केटिङका ​​निर्देशक टोड अल्टम्यान बताउँछन्।बसको कडा खोल डिजाइनको साथ, हामीले अल-इन-वन कारको डिजाइन जस्तै चेसिस र बडीलाई एकसाथ एकीकृत गर्यौं।" कार्यसम्पादन आवश्यकताहरू पूरा गर्न दुईवटा अलग संरचनाहरू भन्दा एकल संरचना बढी प्रभावकारी हुन्छ।
प्रोटेरा सिंगल-शेल बडी उद्देश्य-निर्मित छ, स्क्र्याचबाट इलेक्ट्रिक वाहनको रूपमा डिजाइन गरिएको छ।यो एउटा महत्त्वपूर्ण भिन्नता हो, अल्टम्यानले भने, किनभने धेरै अटोमेकरहरू र इलेक्ट्रिक बस निर्माताहरूको अनुभवले तिनीहरूको परम्परागत डिजाइनहरू आन्तरिक दहन इन्जिनहरूलाई विद्युतीय सवारीसाधनहरूमा अनुकूलन गर्न सीमित प्रयासहरू गरेको छ।"उनीहरूले अवस्थित प्लेटफर्महरू लिइरहेका छन् र सकेसम्म धेरै ब्याट्रीहरू प्याक गर्ने प्रयास गरिरहेका छन्। यसले कुनै पनि दृष्टिकोणबाट उत्तम समाधान प्रदान गर्दैन।""अल्टम्यानले भने।
धेरै विद्युतीय बसहरूमा, उदाहरणका लागि, गाडीको पछाडि वा माथि ब्याट्रीहरू हुन्छन्।तर प्रोटेराको लागि, TPI ले बसको मुनि ब्याट्री माउन्ट गर्न सक्षम छ।"यदि तपाइँ गाडीको संरचनामा धेरै तौल थप्दै हुनुहुन्छ भने, तपाइँ त्यो वजन सकेसम्म हल्का हुन चाहानुहुन्छ, प्रदर्शनको दृष्टिकोणबाट र सुरक्षा दृष्टिकोणबाट," अल्टम्यानले भने।उनले धेरै विद्युतीय बस र कार निर्माताहरूले आफ्नो सवारी साधनको लागि अझ प्रभावकारी र लक्षित डिजाइनहरू विकास गर्न ड्रइंग बोर्डमा फर्किरहेका छन् भनेर उल्लेख गरे।

TPI ले Iowa र Rhode Island मा TPI को सुविधाहरु मा 3,350 सम्म कम्पोजिट बस निकायहरु उत्पादन गर्न प्रोटेरा संग एक पाँच बर्षे सम्झौता मा प्रवेश गरेको छ।

अनुकूलन गर्न आवश्यक छ
उत्प्रेरक बस बडी डिजाइन गर्न आवश्यक छ कि TPI र प्रोटेराले सबै विभिन्न सामग्रीहरूको बल र कमजोरीहरूलाई निरन्तर सन्तुलनमा राख्नुपर्छ ताकि तिनीहरूले इष्टतम कार्यसम्पादन हासिल गर्दा लागत लक्ष्यहरू पूरा गर्न सकून्।अल्टम्यानले उल्लेख गरे कि TPI को ठूला हावा ब्लेडहरू उत्पादन गर्ने अनुभव जुन लगभग 200 फीट लामो र 25,000 पाउन्ड तौलले 6,000 र 10,000 पाउन्ड बीचको 40-फुट बस बडीहरू उत्पादन गर्न अपेक्षाकृत सजिलो बनाउँछ।

TPI ले कार्बन फाइबरलाई छनोट गरी प्रयोग गरेर र सबैभन्दा ठूलो भार वहन गर्ने क्षेत्रहरूलाई बलियो बनाउन यसलाई कायम राखेर आवश्यक संरचनात्मक बल प्राप्त गर्न सक्षम छ।"हामी कार्बन फाइबर प्रयोग गर्छौं जहाँ तपाइँ मूलतः कार किन्न सक्नुहुन्छ," अल्टम्यानले भने।समग्रमा, कार्बन फाइबरले शरीरको समग्र सुदृढीकरण सामग्रीको 10 प्रतिशत भन्दा कम बनाउँछ, बाँकी फाइबरग्लासको साथ।

TPI ले समान कारणको लागि विनाइल एस्टर राल रोज्यो।"जब हामी इपोक्सीहरू हेर्छौं, तिनीहरू उत्कृष्ट हुन्छन्, तर जब तपाइँ तिनीहरूलाई निको गर्नुहुन्छ, तपाइँले तापक्रम बढाउनु पर्छ, त्यसैले तपाइँ मोल्डलाई तताउनु पर्छ। यो एक अतिरिक्त खर्च हो," उनले जारी राखे।

कम्पनीले एकल शेलमा आवश्यक कठोरता प्रदान गर्ने समग्र स्यान्डविच संरचनाहरू उत्पादन गर्न भ्याकुम-असिस्टेड राल ट्रान्सफर मोल्डिंग (VARTM) प्रयोग गर्दछ।निर्माण प्रक्रियाको क्रममा, केहि धातु फिटिंगहरू (जस्तै थ्रेडेड फिटिंगहरू र ट्यापिङ प्लेटहरू) शरीरमा समावेश हुन्छन्।बसलाई माथिल्लो र तल्लो भागहरूमा विभाजित गरिएको छ, जुन त्यसपछि सँगै टाँसिएको छ।कामदारहरूले पछि साना कम्पोजिट अलंकरणहरू जस्तै फेयरिंगहरू थप्नु पर्छ, तर भागहरूको संख्या धातु बसको एक अंश हो।

प्रोटेरा बस उत्पादन प्लान्टमा तयार शरीर पठाएपछि, उत्पादन लाइन छिटो बग्छ किनभने त्यहाँ कम काम छ।"उनीहरूले सबै वेल्डिङ, ग्राइन्डिङ र निर्माण गर्नुपर्दैन, र तिनीहरूसँग शरीरलाई ड्राइभट्रेनमा जडान गर्न धेरै सरल इन्टरफेस छ," अल्टम्यानले थपे।प्रोटेराले समय बचत गर्छ र ओभरहेड घटाउँछ किनभने मोनोकोटिक शेलको लागि कम निर्माण ठाउँ आवश्यक हुन्छ।

अल्टम्यानले कम्पोजिट बस बडीहरूको माग बढ्दै जाने विश्वास व्यक्त गरे किनभने शहरहरूले प्रदूषण कम गर्न र लागत घटाउन विद्युतीय बसहरूमा फर्कनेछन्।प्रोटेराका अनुसार, डिजेल, कम्प्रेस्ड नेचुरल ग्याँस वा डिजेल हाइब्रिड बसहरूको तुलनामा ब्याट्री इलेक्ट्रिक सवारीहरूको सबैभन्दा कम सञ्चालन जीवन चक्र लागत (१२ वर्ष) हुन्छ।प्रोटेराले ब्याट्रीबाट चल्ने विद्युतीय बसको बिक्री अहिले कुल यातायात बजारको १०% ओगटेको कारण यो पनि हुन सक्छ।

विद्युतीय बस बडीमा कम्पोजिट सामग्रीको फराकिलो प्रयोगमा अझै केही अवरोधहरू छन्।एउटा हो, विभिन्न बस ग्राहकहरूको आवश्यकताको विशेषज्ञता।"प्रत्येक ट्रान्जिट प्राधिकरणले फरक तरिकाले बसहरू प्राप्त गर्न मन पराउँछ - सिट कन्फिगरेसन, ह्याच खोल्ने। यो बस निर्माताहरूका लागि ठूलो चुनौती हो, र ती कन्फिगरेसन वस्तुहरू मध्ये धेरै हामीलाई जान सक्छ।""अल्टम्यानले भने। "एकीकृत बडी निर्माताहरू मानक निर्माण गर्न चाहन्छन्, तर यदि प्रत्येक ग्राहकले उच्च स्तरको अनुकूलन चाहन्छ भने, यो गर्न गाह्रो हुनेछ।" TPI ले प्रोटेरासँग बसको डिजाइनलाई अझ राम्रोसँग व्यवस्थापन गर्न काम गर्न जारी राख्छ। अन्त-ग्राहकहरू द्वारा आवश्यक लचिलोपन।

सम्भावना अन्वेषण गर्नुहोस्
कम्पोजिटहरूले यसको सामग्रीहरू नयाँ जन यातायात अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त छन् कि छैनन् भनेर परीक्षण गर्न जारी छ।UK मा, ELG कार्बन फाइबर, जसले कार्बन फाइबर रिसाइक्लिंग र पुन: प्रयोगको लागि प्रविधिमा विशेषज्ञ छ, यात्री कारहरूमा बोगीहरूको लागि हल्का कम्पोजिट सामग्रीहरू विकास गर्ने कम्पनीहरूको कन्सोर्टियमको नेतृत्व गर्दछ।बोगीले कारको शरीरलाई सपोर्ट गर्छ, ह्वीलसेटलाई मार्गदर्शन गर्छ र यसको स्थिरता कायम राख्छ।तिनीहरूले रेल कम्पनहरू अवशोषित गरेर र ट्रेन घुम्ने बित्तिकै केन्द्रापसारक बललाई कम गरेर सवारी आराम सुधार गर्न मद्दत गर्छन्।

परियोजनाको एउटा लक्ष्य तुलनात्मक धातु बोगीहरू भन्दा 50 प्रतिशत हल्का बोगीहरू उत्पादन गर्नु हो।"यदि बोगी हल्का छ भने, यसले ट्र्याकमा कम क्षति पुर्‍याउँछ, र ट्र्याकमा लोड कम हुने भएकाले मर्मत समय र मर्मत लागत कम गर्न सकिन्छ," ELG उत्पादन विकास इन्जिनियर क्यामिल सेउराट भन्छिन्।अतिरिक्त उद्देश्यहरू साइड-टू-रेल व्हील बलहरू 40% ले घटाउनु र जीवनभर अवस्था निगरानी प्रदान गर्नु हो।युकेको गैर-लाभकारी रेल सुरक्षा र मानक बोर्ड (RSSB) ले व्यावसायिक रूपमा व्यवहार्य उत्पादन उत्पादन गर्ने उद्देश्यका साथ परियोजनालाई आर्थिक सहयोग गरिरहेको छ।

व्यापक उत्पादन परीक्षणहरू सञ्चालन गरिएको छ र डाइ प्रेसिंग, परम्परागत भिजेको लेअप, पर्फ्यूजन र अटोक्लेभबाट प्रिप्रेगहरू प्रयोग गरेर धेरै परीक्षण प्यानलहरू बनाइएको छ।किनकी बोगीहरूको उत्पादन सीमित हुनेछ, कम्पनीले निर्माणको सबैभन्दा लागत-प्रभावी विधिको रूपमा अटोक्लेभहरूमा क्युर गरिएको इपोक्सी प्रिप्रेग रोज्यो।

फुल साइज बोगीको प्रोटोटाइप ८.८ फिट लामो, ६.७ फिट चौडा र २.८ फिट अग्लो छ।यो रिसाइकल कार्बन फाइबर (ELG द्वारा प्रदान गरिएको नबुने प्याड) र कच्चा कार्बन फाइबर कपडाको संयोजनबाट बनाइएको हो।एकतर्फी फाइबर मुख्य बल तत्वको लागि प्रयोग गरिनेछ र रोबोट प्रविधि प्रयोग गरी मोल्डमा राखिनेछ।राम्रो मेकानिकल गुणहरू भएको इपोक्सी छनोट गरिनेछ, जुन रेलवेमा प्रयोगको लागि EN45545-2 प्रमाणित गरिएको नयाँ तयार गरिएको ज्वाला प्रतिरोधी इपोक्सी हुनेछ।
स्टेयरिङ बीमबाट दुई साइड बीममा वेल्डेड गरिएका स्टिल बोगीहरू भन्दा फरक, कम्पोजिट बोगीहरू विभिन्न टप र बटमहरू मिलेर बनाइनेछन् जुन त्यसपछि एकसाथ जोडिन्छन्।अवस्थित धातु बोगीहरू प्रतिस्थापन गर्न, कम्पोजिट संस्करणले निलम्बन र ब्रेक जडान कोष्ठकहरू र अन्य सामानहरू एउटै स्थितिमा संयोजन गर्नुपर्नेछ।"अहिलेको लागि, हामीले स्टिल फिटिंगहरू राख्न छनौट गरेका छौं, तर थप परियोजनाहरूको लागि, यो कम्पोजिट प्रकार फिटिङ्सको साथ स्टिल फिटिंगहरू प्रतिस्थापन गर्न रोचक हुन सक्छ ताकि हामी अन्तिम वजन घटाउन सक्छौं," सेउराटले भने।

बर्मिंघम विश्वविद्यालयमा सेन्सर र कम्पोजिट समूहको एक कन्सोर्टियम सदस्यले सेन्सरको विकासको निरीक्षण गरिरहेको छ, जुन निर्माण चरणमा कम्पोजिट बोगीमा एकीकृत हुनेछ।"धेरै सेन्सरहरूले बोगीमा अलग बिन्दुहरूमा तनाव निगरानीमा ध्यान केन्द्रित गर्नेछन्, जबकि अरूहरू तापमान सेन्सिङका लागि हुन्," सेउराटले भने।सेन्सरहरूले समग्र संरचनाको वास्तविक-समय निगरानीलाई अनुमति दिनेछ, जीवनभर लोड डाटा सङ्कलन गर्न अनुमति दिन्छ।यसले पीक लोड र दीर्घकालीन थकान बारे बहुमूल्य जानकारी प्रदान गर्नेछ।

प्रारम्भिक अध्ययनहरूले संकेत गर्दछ कि कम्पोजिट बोगीहरूले 50% को इच्छित वजन घटाउन सक्षम हुनुपर्दछ।परियोजना टोलीले सन् २०१९ को मध्यसम्ममा परीक्षणका लागि ठूलो बोगी तयार हुने आशा राखेको छ।यदि प्रोटोटाइपले अपेक्षित कार्य गर्दछ भने, तिनीहरूले रेल यातायात कम्पनी Alstom द्वारा बनाईएको ट्राम परीक्षण गर्न थप बोगीहरू उत्पादन गर्नेछन्।

सेउराटका अनुसार, यद्यपि अझै धेरै काम गर्न बाँकी छ, प्रारम्भिक संकेतहरूले सुझाव दिन्छ कि व्यापारिक रूपमा व्यवहार्य कम्पोजिट बोगी निर्माण गर्न सम्भव छ जसले लागत र बलमा धातु बोगीहरूसँग प्रतिस्पर्धा गर्न सक्छ।"त्यसोभए मलाई लाग्छ कि रेल उद्योगमा कम्पोजिटका लागि धेरै विकल्पहरू र सम्भावित अनुप्रयोगहरू छन्," उनले थपिन्।(कार्बन फाइबर एण्ड इट्स कम्पोजिट टेक्नोलोजीबाट डा. कियान जिनद्वारा लेख पुन: छापिएको)।