Duga ubrizgavanje vlakana (LFI) novi je proces poliuretanskog oblikovanja uspješno razvijen posljednjih godina. Proces ima prednosti visoke automatizacije, kratki ciklus oblikovanja, lagane težine i niskih troškova proizvodnje.
U automobilskoj industriji, proces LFI-ja prvi put se koristi za proizvodnju konstrukcijskih i polustrukturnih ploča, poput krovnih komponenti. Prema izvještajima, LFI poliuretanski krov za sportski automobil je 20% lakši od čeličnog krova i više nego dvostruko krutih kao aluminijski krov ili drugi krov od fiberglasa. Pored toga, LFI poliuretan kompozitni materijali takođe se koriste u industriji poljoprivredne i komercijalne vozile, kao što su prekrivači traktora, teških ploča, buldožer karoserije, stalak za prtljagu sa buldožerom, stalak za prtljagu sa autobusom itd.
Posljednjih godina, kompoziti stručnjaci iz privatne industrije, vojne i istraživačke institucije surađuju da li se LFI proces može koristiti i za proizvodnju dijelova od ojačanih ugljičnim vlaknima (CFRP) potrebnim za tržište visokih performansi, kao što su zrakoplov , omogućava masovnu proizvodnju po nižoj cijeni. Studija je finansirala američka laboratorija za istraživanje zrakoplovnih snaga (AFRL), a učesnici uključuju AFRL-ovu proizvodnju, industrijsku tehnologiju i energetske odjeljenja, glavnog izvođača Lockheed Martina, proizvođača opreme KRAUSSMAFFEI i Univerzitet u Dayton Research Institute (UDRI) .
Proces proizvodnje za komponente karbonskih vlakana koji se trenutno koriste u zrakoplovnoj zrakoplovi su dugotrajni i radno intenzivni, a obično se na jednostrano ručno postavi ugljični vlaknik prepreg na jednostrani alat, pakirani, a zatim se ubacio u autoklav za cijeli dan stvrdnjavanja. Suprotno tome, LFI proces je brz, efikasan i automatiziran. Proces LFI-a prvo sječe staklena vlakna na željenu duljinu, nasjeckanu vlaknu miješaju se s dvokomponentnom tečnom smolom, a zatim se prskaju u zagrijani otvoreni kalup i konačno izliječe pod malom toplinom i pritiskom. Čitav proces je jedan od najnižih troškova, najmanjih metoda otpada za izradu kompozitnih materijala i može se preuzeti bilo gdje od nekoliko minuta do nekoliko sati, ovisno o složenosti dijela.
Prvi važan problem Tim se suočao bilo je odvlačenje ugljičnog vlakana, koje se moraju dovoljno raštrkati da bi se ravnomjerno raspršilo unutar smole za vrijeme miješanja, a otkrili su da su velike vučne karbonske vlakne Zoltek pružile najbolju mehaničku svojstva i svojstva odgode. Istraživači su prvi put prekinuli velike 50k snopove ugljičnog vlakana u manji 2k do 3K snopa, a zatim se prebijaju ovi snopovi u 50k snopove. Kada se rez pojavi u glavi LFI, lako se raspadaju.
Odabir desne smole je također fokus istraživanja. Istraživački tim koristio je sistem za suzgru pokrajina pokrajina, koji je posebno dizajniran za smanjenje gustoće završne suhiljene ploče prilagođavajući metodu miješanja za minimiziranje ili uklanjanje potencijalnih praznina.
U pogledu prerade opreme, istraživači analiziraju nekoliko varijabli, uključujući brzinu rezanja, opciju vlakana, omjer vlakana, tlaka zraka, vremenski pritisak, dizajn kalupa i temperaturu kalupa, posebno je od važnih pitanja, pogotovo Sečivo i bubanj mašine za rezanje, koji mogu dobiti bolje rezanje rezultata nakon nadogradnje sečivanja.
Istraživački tim planira provesti dvije demonstracije proizvodnje u zrakoplovstvu koristeći LFI / Carbon Fiber tehnologiju do kraja 2025. Iako se trenutno koristi visoko performans poliuretanski sustav smola, tim preferira da koristi epoksidnu smolu jer nudi bolje performanse. Ali to bi zahtijevaju velike izmjene u LFI hardverskom sustavu, a trenutno nema dovoljno sredstava za pokrivanje tih troškova.
Ovaj projekt suradničkog istraživanja može promovirati razvoj cjelokupne industrije kompozitnih materijala. Ponožjeći inovacije ovih kompanija u niskim kompozitnim procesima mogu ubrzati Aerospace originalnu proizvođače opreme (OEMS), poput Lockheed Martina, kako bi pronašli proizvodne rešenja za avion za proizvodnju.