अधिकाधिक संमिश्र साहित्य रेल्वे आणि मास ट्रान्झिट सिस्टममध्ये प्रवेश करत आहेत

याव्यतिरिक्त, बस, भुयारी मार्ग आणि ट्रेन ऑपरेटर गोंगाट करणारे कंपन आणि कॅकोफोनी कमी करण्यासाठी संमिश्र सामग्रीचे फायदे जाणू लागले आहेत."जर तुम्ही कधी भुयारी मार्गावर गेला असाल आणि मेटल प्लेट खडखडाट ऐकली असेल," डेव्हिस म्हणाला.जर पॅनेल संमिश्र सामग्रीचे बनलेले असेल तर ते आवाज कमी करेल आणि ट्रेन शांत करेल."

कंपोझिटचे हलके वजन हे इंधन वापर कमी करण्यास आणि त्याची श्रेणी विस्तारित करण्यात स्वारस्य असलेल्या बस ऑपरेटरसाठी आकर्षक बनवते.सप्टेंबर 2018 च्या अहवालात, मार्केट रिसर्च फर्म ल्युसिंटेलने भाकित केले आहे की मोठ्या प्रमाणात वाहतूक आणि ऑफ-रोड वाहनांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या कंपोझिटची जागतिक बाजारपेठ 2018 ते 2023 दरम्यान वार्षिक 4.6 टक्के दराने वाढेल, 2023 पर्यंत $1 बिलियनच्या संभाव्य मूल्यासह. बाह्य, आतील भाग, हुड आणि पॉवरट्रेन भाग आणि इलेक्ट्रिकल घटकांसह विविध अनुप्रयोगांमधून संधी मिळतील.

Norplex-Micarta आता नवीन भाग तयार करते ज्यांची सध्या युनायटेड स्टेट्समधील लाईट रेल्वे लाईन्सवर चाचणी केली जात आहे.याव्यतिरिक्त, कंपनी सतत फायबर सामग्रीसह विद्युतीकरण प्रणालींवर लक्ष केंद्रित करते आणि त्यांना जलद क्यूरिंग रेजिन सिस्टमसह एकत्र करते."तुम्ही खर्च कमी करू शकता, उत्पादन वाढवू शकता आणि FST phenolic ची संपूर्ण कार्यक्षमता बाजारात आणू शकता," डेव्हिस यांनी स्पष्ट केले.संमिश्र साहित्य समान धातूच्या भागांपेक्षा अधिक महाग असू शकते, डेव्हिस म्हणतात की खर्च हा ते अभ्यास करत असलेले अनुप्रयोग निर्धारित करणारे घटक नाही.

प्रकाश आणि ज्वाला-प्रतिरोधक
66 ICE-3 एक्सप्रेस कार्सच्या युरोपियन रेल्वे ऑपरेटर ड्युएचे बानच्या ताफ्याचे नूतनीकरण ही ग्राहकांच्या विशिष्ट गरजा पूर्ण करण्यासाठी संमिश्र सामग्रीची एक क्षमता आहे.एअर कंडिशनिंग सिस्टम, प्रवासी मनोरंजन प्रणाली आणि नवीन आसनांमुळे ICE-3 रेल्वे कारमध्ये अनावश्यक वजन वाढले.याव्यतिरिक्त, मूळ प्लायवुड फ्लोअरिंग नवीन युरोपियन फायर मानके पूर्ण करत नाही.वजन कमी करण्यासाठी आणि अग्निसुरक्षा मानकांची पूर्तता करण्यासाठी कंपनीला फ्लोअरिंग सोल्यूशनची आवश्यकता होती.लाइटवेट कंपोझिट फ्लोअरिंग हे उत्तर आहे.

जर्मनीतील कंपोझिट फॅब्रिक्सचा निर्माता Saertex, त्याच्या फ्लोअरिंगसाठी LEO® मटेरियल सिस्टम ऑफर करतो.सॅर्टेक्स ग्रुपचे मार्केटिंगचे जागतिक प्रमुख डॅनियल स्टंप म्हणाले की, LEO हे एक स्तरित, नॉन-क्रिम्पेड फॅब्रिक आहे जे विणलेल्या कपड्यांपेक्षा उच्च यांत्रिक गुणधर्म आणि जास्त हलके क्षमता देते.चार-घटक संमिश्र प्रणालीमध्ये विशेष आग-प्रतिरोधक कोटिंग्ज, फायबरग्लास प्रबलित साहित्य, SAERfoam® (एकात्मिक 3D-फायबरग्लास पुलांसह एक मुख्य सामग्री), आणि LEO विनाइल एस्टर रेजिन समाविष्ट आहेत.

एसएमटी (जर्मनीमध्ये देखील स्थित), एक संमिश्र साहित्य उत्पादक, ॲलन हार्पर या ब्रिटीश कंपनीने बनवलेल्या पुन्हा वापरता येण्याजोग्या सिलिकॉन व्हॅक्यूम पिशव्या वापरून व्हॅक्यूम फिलिंग प्रक्रियेद्वारे मजला तयार केला."आम्ही आधीच्या प्लायवूडपासून सुमारे 50 टक्के वजन वाचवले," स्टंप म्हणाले."LEO प्रणाली उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्मांसह न भरलेल्या राळ प्रणालीसह सतत फायबर लॅमिनेटवर आधारित आहे.... शिवाय, संमिश्र सडत नाही, हा एक मोठा फायदा आहे, विशेषत: ज्या भागात हिवाळ्यात बर्फ पडतो आणि मजला ओला आहे."मजला, वरचे कार्पेट आणि रबर साहित्य सर्व नवीन ज्योत रोधक मानकांची पूर्तता करतात.

एसएमटीने 32,000 चौरस फुटांपेक्षा जास्त पॅनेल तयार केले आहेत, जे आजपर्यंतच्या आठ ICE-3 गाड्यांपैकी सुमारे एक तृतीयांश गाड्यांमध्ये स्थापित केले गेले आहेत.नूतनीकरण प्रक्रियेदरम्यान, प्रत्येक पॅनेलचा आकार विशिष्ट कारमध्ये बसण्यासाठी अनुकूल केला जात आहे.ICE-3 सेडानचे OEM नवीन संमिश्र फ्लोअरिंगने इतके प्रभावित झाले की त्यांनी रेल्वे गाड्यांमधील जुन्या धातूच्या छताची रचना अंशतः बदलण्यासाठी संमिश्र छताचे आदेश दिले.

पुढे जा
प्रोटेरा, कॅलिफोर्निया-आधारित डिझायनर आणि शून्य-उत्सर्जन इलेक्ट्रिक बसचे निर्माते, 2009 पासून त्याच्या सर्व शरीरात संमिश्र साहित्य वापरत आहे. 2017 मध्ये, कंपनीने बॅटरी चार्ज केलेल्या कॅटॅलिस्टवर 1,100 वन-वे मैल चालवून एक विक्रम प्रस्थापित केला. ®E2 बस.त्या बसमध्ये कंपोझिट उत्पादक TPI Composite ने बनवलेली हलकी बॉडी आहे.

* अलीकडेच, TPI ने प्रोटेरासोबत एकात्मिक ऑल-इन-वन कंपोझिट इलेक्ट्रिक बस तयार करण्यासाठी सहकार्य केले."सामान्य बस किंवा ट्रकमध्ये, एक चेसिस असते आणि शरीर त्या चेसिसच्या वर बसते," टॉड ऑल्टमन, TPI चे स्ट्रॅटेजिक मार्केटिंग संचालक स्पष्ट करतात.बसच्या हार्ड शेल डिझाइनसह, आम्ही सर्व-इन-वन कारच्या डिझाईनप्रमाणेच चेसिस आणि बॉडी एकत्रित केले आहे." कार्यक्षमता आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी एकच रचना दोन स्वतंत्र संरचनांपेक्षा अधिक प्रभावी आहे.
प्रोटेरा सिंगल-शेल बॉडी हेतूने तयार केलेली आहे, सुरवातीपासून इलेक्ट्रिक वाहन म्हणून डिझाइन केलेली आहे.हा एक महत्त्वाचा फरक आहे, ऑल्टमन म्हणाले, कारण अनेक ऑटोमेकर्स आणि इलेक्ट्रिक बस निर्मात्यांचा अनुभव हा आहे की इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये अंतर्गत ज्वलन इंजिनसाठी त्यांचे पारंपारिक डिझाईन्स अनुकूल करण्याचा मर्यादित प्रयत्न करण्याचा प्रयत्न केला आहे."ते विद्यमान प्लॅटफॉर्म घेत आहेत आणि शक्य तितक्या बॅटरी पॅक करण्याचा प्रयत्न करत आहेत. हे कोणत्याही दृष्टिकोनातून सर्वोत्तम उपाय देत नाही.""ऑल्टमन म्हणाले.
अनेक इलेक्ट्रिक बसेसमध्ये, उदाहरणार्थ, वाहनाच्या मागे किंवा वरच्या बाजूस बॅटरी असतात.पण प्रोटेरासाठी, TPI बसच्या खाली बॅटरी बसवण्यास सक्षम आहे."तुम्ही वाहनाच्या संरचनेत खूप वजन जोडत असाल, तर तुम्हाला ते वजन शक्य तितके हलके हवे आहे, कामगिरीच्या दृष्टिकोनातून आणि सुरक्षिततेच्या दृष्टिकोनातून," ऑल्टमन म्हणाले.त्यांनी नमूद केले की अनेक इलेक्ट्रिक बस आणि कार उत्पादक आता त्यांच्या वाहनांसाठी अधिक कार्यक्षम आणि लक्ष्यित डिझाइन विकसित करण्यासाठी ड्रॉइंग बोर्डकडे परत जात आहेत.

Iowa आणि Rhode Island मधील TPI च्या सुविधांमध्ये 3,350 कंपोझिट बस बॉडी तयार करण्यासाठी TPI ने Proterra सोबत पाच वर्षांचा करार केला आहे.

सानुकूलित करणे आवश्यक आहे
उत्प्रेरक बस बॉडीची रचना करताना TPI आणि Proterra ने सर्व भिन्न सामग्रीची ताकद आणि कमकुवतपणा सतत संतुलित करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते इष्टतम कार्यप्रदर्शन साध्य करताना खर्चाची उद्दिष्टे पूर्ण करू शकतील.ऑल्टमन यांनी नमूद केले की TPI चा सुमारे 200 फूट लांब आणि 25,000 पौंड वजनाच्या मोठ्या पवन ब्लेडच्या निर्मितीचा अनुभव त्यांच्यासाठी 6,000 ते 10,000 पौंड वजनाच्या 40 फूट बस बॉडी तयार करणे तुलनेने सोपे करते.

TPI निवडकपणे कार्बन फायबर वापरून आणि सर्वात जास्त भार सहन करणाऱ्या क्षेत्रांना मजबुती देण्यासाठी ते राखून आवश्यक संरचनात्मक सामर्थ्य प्राप्त करण्यास सक्षम आहे."आम्ही कार्बन फायबर वापरतो जिथे तुम्ही मुळात कार खरेदी करू शकता," ऑल्टमन म्हणाले.एकंदरीत, कार्बन फायबर शरीराच्या संमिश्र मजबुतीकरण सामग्रीपैकी 10% पेक्षा कमी बनवते, उर्वरित फायबरग्लास आहे.

TPI ने अशाच कारणासाठी विनाइल एस्टर राळ निवडले."जेव्हा आपण इपॉक्सीकडे पाहतो तेव्हा ते छान असतात, परंतु जेव्हा आपण ते बरे करता तेव्हा आपल्याला तापमान वाढवावे लागते, म्हणून आपल्याला मूस गरम करावा लागतो. हा एक अतिरिक्त खर्च आहे," तो पुढे म्हणाला.

कंपोझिट सँडविच स्ट्रक्चर्स तयार करण्यासाठी कंपनी व्हॅक्यूम-असिस्टेड रेझिन ट्रान्सफर मोल्डिंग (VARTM) वापरते जी एकाच शेलला आवश्यक कडकपणा प्रदान करते.उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान, काही मेटल फिटिंग्ज (जसे की थ्रेडेड फिटिंग्ज आणि टॅपिंग प्लेट्स) शरीरात समाविष्ट केल्या जातात.बस वरच्या आणि खालच्या भागात विभागली जाते, जी नंतर एकत्र चिकटलेली असते.कामगारांनी नंतर लहान संमिश्र अलंकार जसे की फेअरिंग्ज जोडणे आवश्यक आहे, परंतु भागांची संख्या मेटल बसचा एक अंश आहे.

प्रोटेरा बस प्रोडक्शन प्लांटमध्ये तयार बॉडी पाठवल्यानंतर, उत्पादन लाइन वेगाने वाहते कारण तेथे कमी काम आहे."त्यांना वेल्डिंग, ग्राइंडिंग आणि मॅन्युफॅक्चरिंगची सर्व कामे करण्याची गरज नाही आणि शरीराला ड्रायव्हल ट्रेनशी जोडण्यासाठी त्यांच्याकडे एक अतिशय सोपा इंटरफेस आहे," ऑल्टमन पुढे म्हणाले.प्रोटेरा वेळ वाचवते आणि ओव्हरहेड कमी करते कारण मोनोकोटिक शेलसाठी कमी उत्पादन जागा आवश्यक आहे.

प्रदूषण कमी करण्यासाठी आणि खर्च कमी करण्यासाठी शहरे इलेक्ट्रिक बसेसकडे वळत असल्याने कंपोझिट बस बॉडीची मागणी वाढतच जाईल, असा विश्वास ऑल्टमनला आहे.प्रोटेराच्या मते, डिझेल, कॉम्प्रेस्ड नॅचरल गॅस किंवा डिझेल हायब्रीड बसेसच्या तुलनेत बॅटरी इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये सर्वात कमी ऑपरेटिंग लाइफ सायकल खर्च (12 वर्षे) असतो.बॅटरीवर चालणाऱ्या इलेक्ट्रिक बसेसची विक्री आता एकूण वाहतूक बाजारपेठेतील १०% आहे असे प्रोटेरा म्हणण्याचे हे एक कारण असू शकते.

इलेक्ट्रिक बस बॉडीमध्ये संमिश्र सामग्रीच्या विस्तृत वापरामध्ये अजूनही काही अडथळे आहेत.एक म्हणजे वेगवेगळ्या बस ग्राहकांच्या गरजा पूर्ण करणे."प्रत्येक ट्रान्झिट ऑथॉरिटीला वेगळ्या पद्धतीने बसेस मिळणे आवडते -- सीट कॉन्फिगरेशन, हॅच ओपनिंग. बस उत्पादकांसाठी हे एक मोठे आव्हान आहे आणि त्यापैकी बरेच कॉन्फिगरेशन आयटम आमच्याकडे जाऊ शकतात.""ऑल्टमन म्हणाले. "एकात्मिक बॉडी निर्मात्यांना मानक बिल्ड हवे आहे, परंतु प्रत्येक ग्राहकाला उच्च प्रमाणात सानुकूलित हवे असल्यास, ते करणे कठीण होणार आहे." TPI अधिक चांगल्या प्रकारे व्यवस्थापित करण्यासाठी बस डिझाइन वाढविण्यासाठी प्रोटेरासोबत काम करत आहे. अंतिम ग्राहकांना आवश्यक असलेली लवचिकता.

शक्यता एक्सप्लोर करा
कंपोझिटची सामग्री नवीन वस्तुमान वाहतूक अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे की नाही याची चाचणी करणे सुरू आहे.यूकेमध्ये, ELG कार्बन फायबर, जे कार्बन फायबरच्या पुनर्वापरासाठी आणि पुनर्वापरासाठी तंत्रज्ञानामध्ये माहिर आहे, प्रवासी कारमधील बोगीसाठी हलके संमिश्र साहित्य विकसित करणाऱ्या कंपन्यांच्या संघाचे नेतृत्व करते.बोगी कारच्या शरीराला आधार देते, व्हीलसेटला मार्गदर्शन करते आणि तिची स्थिरता राखते.ते रेल्वेची कंपन शोषून आणि ट्रेन वळताना केंद्रापसारक शक्ती कमी करून प्रवासातील आरामात सुधारणा करण्यात मदत करतात.

या प्रकल्पाचे एक उद्दिष्ट हे आहे की तुलना करता येण्याजोग्या धातूच्या बोगीपेक्षा 50 टक्के हलके बोगी तयार करणे."बोगी हलकी असल्यास, त्यामुळे ट्रॅकचे कमी नुकसान होईल, आणि ट्रॅकवरील भार कमी असल्याने, देखभाल वेळ आणि देखभाल खर्च कमी केला जाऊ शकतो," ELG उत्पादन विकास अभियंता कॅमिल सेउराट म्हणतात.अतिरिक्त उद्दिष्टे म्हणजे साइड-टू-रेल्वे व्हील फोर्स 40% कमी करणे आणि आजीवन स्थिती निरीक्षण प्रदान करणे.यूकेचे ना-नफा रेल्वे सुरक्षा आणि मानक मंडळ (RSSB) व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य उत्पादनाचे उत्पादन करण्याच्या उद्देशाने या प्रकल्पासाठी निधी देत ​​आहे.

विस्तृत उत्पादन चाचण्या घेण्यात आल्या आहेत आणि डाय प्रेसिंग, पारंपारिक ओले लेअप, परफ्यूजन आणि ऑटोक्लेव्हपासून प्रीप्रेग्स वापरून अनेक चाचणी पॅनेल तयार केल्या आहेत.बोगीचे उत्पादन मर्यादित असल्यामुळे, कंपनीने ऑटोक्लेव्हमध्ये इपॉक्सी प्रीप्रेग क्युर केलेली बांधकामाची सर्वात किफायतशीर पद्धत निवडली.

पूर्ण आकाराच्या बोगीचा नमुना ८.८ फूट लांब, ६.७ फूट रुंद आणि २.८ फूट उंच आहे.हे पुनर्नवीनीकरण केलेल्या कार्बन फायबर (ELG द्वारे प्रदान केलेले नॉन विणलेले पॅड) आणि कच्च्या कार्बन फायबर फॅब्रिकच्या मिश्रणातून बनवले जाते.वन-वे फायबर्सचा वापर मुख्य ताकदीच्या घटकासाठी केला जाईल आणि रोबोटिक तंत्रज्ञानाचा वापर करून मोल्डमध्ये ठेवला जाईल.चांगल्या यांत्रिक गुणधर्मांसह एक इपॉक्सी निवडला जाईल, जो रेल्वेवर वापरण्यासाठी EN45545-2 प्रमाणित केलेला नवीन तयार केलेला ज्वालारोधक इपॉक्सी असेल.
स्टीयरिंग बीमपासून दोन बाजूच्या बीमपर्यंत वेल्डेड केलेल्या स्टीलच्या बोगीच्या विपरीत, संमिश्र बोगी वेगवेगळ्या टॉप्स आणि बॉटम्ससह बांधल्या जातील ज्या नंतर एकत्र जोडल्या जातील.विद्यमान मेटल बोगी बदलण्यासाठी, संमिश्र आवृत्तीला त्याच स्थितीत निलंबन आणि ब्रेक कनेक्शन कंस आणि इतर उपकरणे एकत्र करावी लागतील."आत्तासाठी, आम्ही स्टील फिटिंग्ज ठेवणे निवडले आहे, परंतु पुढील प्रकल्पांसाठी, स्टील फिटिंग्ज कंपोझिट प्रकारच्या फिटिंगसह बदलणे मनोरंजक असू शकते जेणेकरून आम्ही अंतिम वजन आणखी कमी करू शकू," सेउरत म्हणाले.

बर्मिंगहॅम विद्यापीठातील सेन्सर्स आणि कंपोझिट ग्रुपचे एक सदस्य सेन्सरच्या विकासावर देखरेख करत आहेत, जे उत्पादन टप्प्यावर संयुक्त बोगीमध्ये समाकलित केले जाईल."बहुतेक सेन्सर्स बोगीवरील वेगळ्या बिंदूंवर ताणाचे निरीक्षण करण्यावर लक्ष केंद्रित करतील, तर इतर तापमान संवेदनासाठी आहेत," सेउरत म्हणाले.सेन्सर संमिश्र संरचनेचे रिअल-टाइम निरीक्षण करण्यास अनुमती देतील, आजीवन लोड डेटा संकलित करण्यास अनुमती देईल.हे पीक लोड आणि दीर्घकालीन थकवा याबद्दल मौल्यवान माहिती प्रदान करेल.

प्राथमिक अभ्यास दर्शवितात की संमिश्र बोगी 50% ची इच्छित वजन कमी करण्यास सक्षम असावी.2019 च्या मध्यापर्यंत चाचणीसाठी एक मोठी बोगी तयार होण्याची प्रकल्प टीमला आशा आहे.प्रोटोटाइप अपेक्षेप्रमाणे कार्य करत असल्यास, ते रेल्वे वाहतूक कंपनी अल्स्टॉमने बनवलेल्या ट्रामची चाचणी घेण्यासाठी अधिक बोगी तयार करतील.

Seurat च्या मते, अद्याप बरेच काम करणे बाकी असले तरी, सुरुवातीचे संकेत सूचित करतात की एक व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य संमिश्र बोगी तयार करणे शक्य आहे जी किंमत आणि ताकदीत धातूच्या बोगीशी स्पर्धा करू शकते."मला वाटते की रेल्वे उद्योगात कंपोझिटसाठी बरेच पर्याय आणि संभाव्य अनुप्रयोग आहेत," ती पुढे म्हणाली.(डॉ. Qian Xin द्वारे कार्बन फायबर आणि इट्स कंपोझिट टेक्नॉलॉजी वरून लेख पुनर्मुद्रित).