Design, Modelling, and Manufacturing of a Novel Composite Winding Machine for Producing Complex Shapes

الفيتوري فرج ابديوي; نضال المرعاش

doi:10.59743/aujas.v6i5.1499

المؤلفون

الفيتوري فرج ابديوي الأكاديمية الليبية للدراسات العليا، طرابلس، ليبيا
نضال المرعاش الأكاديمية الليبية للدراسات العليا، طرابلس، ليبيا

DOI:

https://doi.org/10.59743/aujas.v6i5.1499

الكلمات المفتاحية:

مادة مركبة، التموج، تصميم ألة، نظام CAD / CAM

الملخص

تهدف هذه الورقة إلى تصميم وأنمذجة وتصنيع نموذج أولي لآلة لف المواد المركبة تستخدم لإنتاج الأنابيب المركبة المموجة. يمكن إنتاج سبعة أنواع مختلفة من الأنابيب: أنبوب مموج شعاعي (RCT) ، أنبوب مموج شعاعي محاط بأنبوب أسطواني (RCSCT) ، أنبوب أسطواني (CT) ، أنبوب مموج مماسي (TCT) ،أنبوب مموج مماسي محاط بأنبوب أسطواني (TCSCT) ،أنبوب مدمج الأنبوب المموج الشعاعي والماسي (CRTCT) ، والأنابيب المموجة الشعاعية والماسية المُحاطة بأنبوب أسطواني (CRTCSCT). يمكن إنتاج جميع الأنواع بأحجام مختلفة. على الرغم من أن الآلة مصممة بشكل أساسي للمواد المركبة ، إلا أنه يمكن استخدام الورق والصفائح الرقيقة من المواد المعدنية كمواد خام أيضًا. يمكن استخدام أشكال مختلفة من الألياف مثل الألياف المنسوجة أو الخيوط المستمرة أو الحصيرة المقطعة من ألياف الزجاج أو ألياف الكربون. يمكن تغيير ملف تعريف التموج إلى أي شكل مطلوب مثل شكل جيبي أو مثلث أو مربع أو مستطيل أو شبه منحرف أو مزيج من أي شكلين أو أكثر. تستخدم الآلة تقنية خاصة باستخدام مغزل يمكن تحريكه يدويًا وآلياً. تم تصنيع واختبار نموذج أولي للآلة المصممة. تم إنتاج عينتين مختلفتين من المنتجات المتوقعة بنجاح.

المراجع

S. K. Mazumdar, and S. V. Hoa, “Analytical Models for Low Cost Manufacturing

of Composite Components by Filament Winding, Part II: Inverse Kinematics” September 1995 vol. 29 no. 13 1762-1788.

Nicholas John Patz, Method for producing a honeycomb structure and apparatus therefor, Patent No.: US 6,910,996 Bl, USA, 2005.

Peter Gregory Donecker et al. Method for fabricating a corrugated composite channel, Patent No.: US005882462A, USA, 1999

Ralph Peter Hegler, Composite pipe with internal socket, Patent No.: US005992469A, USA 1999.

N. K. Niza Kadir, Design and development of small scale 2-axis filament winding machine. Mechanical System Design, 25 Mar 2016

N. Minscha, F.H. Herrmanna, T. Gerekeb, A. Nockeb, C. Cherifb, Analysis of filament winding processes and potential equipment Technologies, 1st Cirp Conference on Composite Materials Parts Manufacturing, cirp-ccmpm2017, Procedia CIRP 66 ( 2017 ) 125 – 130 DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2017.03.284

Wang Xianfeng, Xiao Jun, Wen Liwei Winding Pattern Design and Simulation of S-elbow, Chinese Journal of Aeronautics 23(2010) 573-577 DOI: https://doi.org/10.1016/S1000-9361(09)60256-9

He Xiaodong, Shi Yaoyao, Kang Chao, Yu Tao, Analysis and control of the compaction force in the composite prepreg tape winding process for rocket motor nozzles, Chinese Journal of Aeronautics, 30(2): 836 – 845, (2017) DOI: https://doi.org/10.1016/j.cja.2016.07.004

H.-C. Möhringa, Composites in production machines, 1st Cirp Conference on Composite Materials Parts Manufacturing, cirp-ccmpm2017, Procedia CIRP 66 (2017) 2 – 9 DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2017.04.013

Krishnamurthy T N, Muralidhar Idkan, “Fabrication of Low Cost Filament Winding Machine” International Journal of Recent Trends in Electrical & Electronics Engg, April. 2014. ISSN: 2231-6612.

Mark Geoffry Lutkenhouse, B.S, “Design and Construction of an Experimental Filament Winding Machine” May 1993.

Saad Mutasher, Nazim Mir-Nasiri, Lee Chai Lin, “Small Scale Filament Winding Machine for Producing Fiber Composite Products” Journal of Engineering Science and Technology Vol. 7, No. 2 (2012) 156-168.

Nikat Akkus, Garip Genc, Cemal Girgin, “Control Of The Pretension In Filament Winding Process” acta mechanica et automatica, vol.2 no.3 (2008)

I.D. Parsons, S. White, D. Therriault, J. Bignell, “Manufacture and Testing of a Filament Wound Composite Bridge Superstructure” February 2002.

S. K. Mazumdar, and S. V. Hoa, “Analytical Models for Low Cost Manufacturing of Composite Components by Filament Winding, Part II: Inverse Kinematics” September 1995 vol. 29 no. 13 1762-1788. DOI: https://doi.org/10.1177/002199839502901306

Sotiris Koussios and Otto K. Bergsma, “Friction Experiments for Filament Winding Applications” Journal of Thermoplastic Composite Materials, Vol. 19 - January 2006. DOI: https://doi.org/10.1177/0892705706049561

Sotiris Koussios and Adriaan Beukers, “Filament Winding: Design, Materials, Structures and Manufacturing Processes” In book: Wiley Encyclopedia of Composites July 2012. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118097298.weoc088

John Summerscales and S.M. Grove, “Manufacturing methods for natural fibre composites” In book: Natural Fibre Composites, pp.176-215December 2014. DOI: https://doi.org/10.1533/9780857099228.2.176

Luca/Sorrentino and L. Tersigni, “Performance index optimization of pressure vessels manufactured by filament winding technology” Article in Advanced Composite Materials 24(3):1-17 • February 2014. DOI: https://doi.org/10.1080/09243046.2014.887429

Sotiris Koussios, O. K. Bergsma and Adriaan Beukers, “Filament winding, Part 2: Generic kinematic model and its solutions” Article in Composites Part A Applied Science and Manufacturing 35(2):197-212 • February 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2003.10.004

M.R.M.Rejab, K.Kadirgama, M.M.Noor, M.S.M.Sani and R.Daud, “Modification and Testing of Four Axes Filament Winding Machine” International Conference on Science & Technology: Application in Industry & Education (2008).