Tailored fiber placement
ٹیلرڈ فائبر پلیسمنٹ (ٹی ایف پی) ایک ٹیکسٹائل مینوفیکچرنگ تکنیک ہے جو جامع اجزاء کے لیے ریشے دار مواد کی مسلسل تعیناتی کے لیے سلائی کے اصول پر مبنی ہے۔ ریشے دار مواد کو بنیادی مواد پر اوپری اور نچلے سلائی دھاگے سے لگایا جاتا ہے۔ دیگر ٹیکسٹائل مینوفیکچرنگ کے عمل کے مقابلے میں فائبر کے مواد کو بنیادی مواد پر منحنی خطوط میں خالص شکل کے قریب رکھا جا سکتا ہے تاکہ تناؤ کے مطابق مرکب حصے بنائے جا سکیں۔ تاریخ ٹی ایف پی ٹیکنالوجی 1990 کی دہائی کے اوائل میں آئی پی ایف ڈریسڈن نے متعارف کرائی تھی۔ شروع میں ہاتھ سے بنے ہوئے سلائی والے کمک کے ڈھانچے (پریفارم) کو ایک صنعتی انکوائری کے ذریعے تیار کیا گیا تھا جس میں تناؤ کے مطابق فائبر سے چلنے والے پلاسٹک (ایف آر پی) کے حصوں کے بارے میں ایک منحنی نمونے کے ساتھ شروع کیا گیا تھا۔ صنعتی کڑھائی مشینوں میں اس طریقہ کار کی موافقت، ان آٹومیٹس کی سلائی کی صلاحیتوں کو استعمال کرتے ہوئے، 90 کی دہائی کے وسط میں نافذ کیا گیا تھا۔ اس ٹیکنالوجی کو ٹیلرڈ فائبر پلیسمنٹ کا نام دیا گیا تھا، جو متغیر محوری قریب خالص شکل کے فائبر کی تعیناتی کی صلاحیتوں کو بیان کرتا ہے۔ آج کل، ٹیلرڈ فائبر پلیسمنٹ پہلے سے ہی کئی کمپنیوں میں تیار کنندہ تاجیما کے ذریعہ ٹی ایف پی مشینوں کو لاگو کرنے والی ڈرائی پریفارم مینوفیکچرنگ کے لیے ایک اچھی طرح سے قائم ٹیکسٹائل ٹیکنالوجی ہے۔ ٹیکنالوجی کا اصول ملبوسات کی صنعت میں استعمال ہونے والی کڑھائی کی مشینری پر مبنی، مشینوں کو بنیادی مواد پر فائبر گھومنے والے مواد کو جمع کرنے اور سلائی کرنے کے لیے ڈھال لیا گیا ہے۔ گھومنے والا مواد، زیادہ تر عام کاربن ریشے، تقریبا 3,000 سے لے کر 50,000 تنوں تک لگایا جا سکتا ہے۔ پریفارم مسلسل ایک ہی گھومنے کی جگہ کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے۔ سپول سے کھینچے جانے والے گھومنے والے مواد کو ایک پائپ کے ذریعے ہدایت دی جاتی ہے جو سلائی کرنے والی سوئی کے سامنے رکھا جاتا ہے۔ گھومنے والی پائپ اور فریم، جہاں بنیادی مواد لگا ہوا ہے، سوئی کی پوزیشن سے متعلق زگ زیگ سلائی انجام دینے کے لیے مطابقت پذیر مرحلہ وار حرکت کریں۔ گھومنے والے سپول، پائپ اور سوئی سے لیس سلائی کا سر من مانی طور پر 360 ڈگری گھوم سکتا ہے۔ ہر سلائی کے دوران اوپری دھاگے کو بنیادی مواد کے ذریعے کھینچا جاتا ہے اور نچلے دھاگے کے سپول کے ارد گرد لوپ کیا جاتا ہے۔ اس لیے ڈبل بیک اسٹائچ کی جاتی ہے۔ فی الحال فی منٹ 800 ٹانکے لگائے جا سکتے ہیں۔ بنیادی مواد 2 ڈی ٹیکسٹائل جیسے بنے ہوئے یا غیر بنے ہوئے کپڑے یا تھرمو پلاسٹک کمپوزائٹس کے لیے میٹرکس سے مطابقت رکھنے والا ورق مواد ہو سکتا ہے۔ سلائی کے راستے کو یا تو کلاسیکی ڈیزائن کڑھائی سافٹ ویئر کی مدد سے یا حال ہی میں 2 ڈی-سی اے ڈی سسٹم کے استعمال سے پیٹرن کی شکل میں ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد سلائی کی پوزیشنوں کی ضروری معلومات کو نام نہاد پنچ سافٹ ویئر کی مدد سے پیٹرن میں شامل کیا جاتا ہے اور آخر میں ٹی ایف پی مشین میں منتقل کیا جاتا ہے۔ ٹی ایف پی-پریفارم کی دراندازی روایتی پروسیسنگ تکنیکوں جیسے رال ٹرانسفر مولڈنگ، ویکیوم بیگ مولڈنگ، پریسنگ اور آٹوکلیو مولڈنگ کے ساتھ کی جا سکتی ہے۔ تھرمو پلاسٹک کمپوزائٹس کے معاملے میں میٹرکس مواد اور کمک ریشوں کو بیک وقت رکھا جا سکتا ہے۔ فلموں یا ریشوں کی شکل میں۔ اس کے بعد بنیادی مواد تھرمو پلاسٹک ورق ہو سکتا ہے جو استحکام کے عمل کے دوران پگھل جاتا ہے اور میٹرکس کا حصہ بن جاتا ہے۔ یہ قسم مثالی طور پر گہری تیار کردہ ٹی ایف پی-پریفارمز کے لیے موزوں ہے۔ ٹی ایف پی ٹیکنالوجی کے فوائد نیٹ شکل کی مینوفیکچرنگ قیمتی کمک ریشوں کی لاگت اور بربادی کو کم کرتی ہے، جیسے۔ کاربن فائبر۔ خودکار جمع ریشوں کی مقدار اور واقفیت کی اعلی درستگی اور تکرار کو یقینی بناتا ہے۔ متعدد سروں والی ٹی ایف پی مشینیں مناسب پیداواری صلاحیت حاصل کرنے کے لیے لاگو کی جا سکتی ہیں۔ ہر سر ایک ہی طرح سے مطابقت پذیر طریقے سے تیار کیا جا رہا ہے۔ فائبر کو انتہائی دباؤ کے مطابق ڈھالنے والے مرکب حصوں کی تیاری کے لیے من مانی سمت میں ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ کاربن، گلاس، بیسالٹ، ارامڈ، قدرتی، تھرمو پلاسٹک، سیرامک فائبر اور دھاتی دھاگوں جیسے مختلف قسم کے ریشوں کو دوسرے ٹکڑے ٹکڑے والی ٹیکنالوجیز پر ٹی ایف پی کا استعمال کرتے ہوئے ایک پریفارم آپٹیمائزیشن کے اندر لاگو اور جوڑا جا سکتا ہے۔ آپٹیمائزیشن ایک: فضلہ کے مواد کو کم کریں بہت سی روایتی کاربن فائبر جامع تعمیراتی تکنیکوں کے اہم مادی اخراجات میں سے ایک، جس میں پیدا ہونے والے فضلے کی بڑی مقدار شامل ہے۔ بہت سے ہاتھ لگانے کے عمل میں جو کاربن فائبر بنے ہوئے مواد کا استعمال کرتے ہیں، فضلہ مواد آسانی سے استعمال شدہ کاربن کے کل وزن کا 50 فیصد یا اس سے زیادہ حصہ بن سکتا ہے۔ یہ فضلہ پیدا ہوتا ہے کیونکہ تانے بانے کو ابتدائی طور پر میٹرکس مواد کے ساتھ لگانے سے پہلے کاٹا جاتا ہے۔ پروسیسنگ کے بعد کے مراحل کے دوران مرکب کے ٹھیک ہونے کے بعد اضافی فضلہ پیدا ہوتا ہے جہاں شکل کو مزید بہتر بنایا جاتا ہے۔ موزوں فائبر پلیسمنٹ فضلہ کے مواد کو کم کرنے اور اس طرح مواد کی لاگت کو بہتر بنانے کی صلاحیت میں منفرد ہے۔ مطلوبہ جیومیٹری میں سلائی کے طور پر ٹاو مواد کے راستے کو کنٹرول کرنے سے، مواد کو صرف وہیں رکھا جاتا ہے جہاں حتمی پریفارم میں اس کی ضرورت ہوتی ہے۔ کپڑے کے وہ حصے جنہیں روایتی ٹکڑے ٹکڑے کے ڈیزائن میں کاٹنا پڑتا ہے، انہیں بغیر سلائی کے چھوڑ دیا جاتا ہے۔ یہ عمل بنے ہوئے کپڑوں کو شکل دیتے وقت پیدا ہونے والے ابتدائی فضلے دونوں کو کم کرتا ہے اور پیچیدہ جیومیٹریز کے مطابق ہونے کی صلاحیت کی وجہ سے پروسیسنگ کے بعد کے فضلے کو کم کرتا ہے۔ اصلاح دو: ہائبرڈ کاربن فائبر اور گلاس فائبر کمپوزٹس روایتی ٹکڑے ٹکڑے کے عمل کی ایک اضافی خرابی یہ ہے کہ مواد کو ان کے مشترکہ فوائد سے فائدہ اٹھانے کے لیے تیزی سے حجم میں تبدیل کرنے میں ناکامی ہے۔ درزی فائبر پلیسمنٹ ان ملٹی میٹریل کمپوزائٹس کو جلدی اور مؤثر طریقے سے بنانے کا ایک طریقہ ہے۔ مثال کے طور پر، جب کسی حصے پر ساختی تجزیہ کیا جاتا ہے، تو یہ دریافت کیا جا سکتا ہے کہ اس حصے کو صرف مقامی سختی کے علاقوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس صورت میں، کاربن فائبر، اعلی سختی کی خصوصیات کے ساتھ، بالکل اس حصے کے علاقوں اور جیومیٹریز پر رکھا جا سکتا ہے جس میں زیادہ سختی کی ضرورت ہوتی ہے۔ پورے حصے کو انتہائی سخت کاربن فائبر سے بھرنا لاگت سے کم ہوگا، خاص طور پر جب بعض مقامات پر اس سختی کی ضرورت نہ ہو۔ لہذا، لاگت کو مزید کم کرنے کے لیے، کاربن فائبر کی سخت جیومیٹری کے آس پاس کے علاقے جن میں زیادہ سختی کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، انہیں کم قیمت والے مواد جیسے شیشے کے فائبر یا یہاں تک کہ بھنگ کے ریشوں سے بھرا جا سکتا ہے۔ موزوں فائبر پلیسمنٹ ان مادی منتقلی کو بغیر کسی رکاوٹ کے ہونے کی اجازت دیتا ہے۔ آپٹیمائزیشن تھری: ٹیون ایبل فائبر الائنمنٹ اور جیومیٹرک ٹیلر ایبلٹی ایک بار ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے موزوں فائبر پلیسمنٹ کا استعمال کرنے کے سب سے بڑے فوائد میں سے ایک یہ ہے کہ کاربن فائبر کے ہر ٹاو کو ڈیزائن میں کہاں رکھا گیا ہے اسے درست طریقے سے کنٹرول کرنے کی صلاحیت ہے۔ یہ مرکب ڈیزائنر کو مواد کی خصوصیات کو مزید بہتر بنانے کی اجازت دیتا ہے، جس سے اضافی مواد کی ضرورت کم ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، کاربن فائبر کے پیچیدہ ٹاو راستوں پر کڑھائی کی جا سکتی ہے تاکہ لاگو شدہ بوجھ کو مکمل طور پر برداشت کیا جا سکے۔ ریشوں کو ان کے بنیادی تناؤ سے ہم آہنگ کرکے، اضافی مواد کا استعمال کیے بغیر اضافی مکینیکل سپورٹ فراہم کی جاتی ہے۔ سوراخوں اور سرکلر ڈرل پوائنٹس کو منتخب طور پر مضبوط بنا کر مزید اصلاح ہو سکتی ہے۔ روایتی ٹکڑے ٹکڑے کے ڈیزائن میں، یہ سوراخ استعمال شدہ بنے ہوئے کپڑے کی آرتھوگنل نوعیت کی وجہ سے درار کے پھیلاؤ کے علاقوں کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ درزی فائبر کی جگہ کا تعین ان سوراخوں کے ارد گرد منحنی خطوط کے ساتھ مؤثر ابتدائی درار کے پھیلاؤ کے مقامات کو کم کرنے کے لیے منتخب طور پر مضبوط کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ سوراخ کے مقام پر ایک پتلی مواد کی اجازت دے سکتا ہے، اور یہاں تک کہ ممکنہ طور پر دھات کو مضبوط کرنے والے واشر کو ہٹانے کی بھی اجازت دے سکتا ہے۔ چوتھی اصلاح: ٹیون ایبل لوکلائزڈ موٹائی ایک اور دلچسپ اصلاح جو کاربن فائبر کمپوزٹس میں موزوں فائبر پلیسمنٹ کا استعمال کرتے وقت ہو سکتی ہے، کسی دیئے گئے علاقے پر عمل کی ٹیون ایبل موٹائی کا استعمال کرتی ہے۔ روایتی ٹکڑے ٹکڑے کے ڈیزائن میں، کاربن فائبر کے مرکب کو یکساں موٹائی کا تصور کیا جاتا ہے۔ تاہم، موزوں فائبر پلیسمنٹ میں اتنی اونچائی کی پابندی نہیں ہے۔ اچھی طرح سے ڈیزائن کردہ مولڈنگ اور فکسچر کے ساتھ مل کر، کاربن فائبر پریفارم انتہائی پیچیدہ اور متنوع جیومیٹریز میں مقامی موٹائی پیدا کر سکتے ہیں۔ کلاسیکی بیم تھیوری میں، ایک آئتاکار بیم کے لیے مومنٹ آف انیرشیا کا حساب اس طرح لگایا جا سکتا ہے: جہاں بیس (b) لمبائی کے مقابلے میں مواد (h) کی اونچائی کو مومنٹ آف انیرشیا پر کیوبک اثر دکھایا جاتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ اونچائی کے مقامی علاقوں کو موزوں فائبر پلیسمنٹ کے ساتھ بنایا جا سکتا ہے جو اس مقام پر موڑنے کے خلاف بہتر مزاحمت کرنے میں نمایاں طور پر مدد کر سکتا ہے۔ یہ اصلاح دیگر جامع عمل کے مقابلے میں اگر بہتر نہیں تو بلک میٹریل کی خصوصیات کو حاصل کرنے کے لیے مواد کے استعمال میں کمی کی اجازت دیتی ہے۔ زیڈ ایس کے ایسی مشینیں پیش کرتا ہے جو 8 ملی میٹر موٹی تک ریشے رکھ سکتی ہیں۔ یہ اوسطا 50 کی کاربن فائبر گھومنے کی تقریبا 8 تہوں تک پہنچتا ہے۔ یہ موٹائی پریفارم حصے کی پوری سطح پر یکساں ہو سکتی ہے یا اضافی مادی ضمیر مکینیکل سپورٹ کے لیے کلیدی ساختی علاقوں میں منتخب طور پر رکھی جا سکتی ہے۔ اصلاح پانچ: آنے والے ریشے دار مواد روایتی جامع ٹکڑے ٹکڑے کی تیاری کی خرابیوں میں سے ایک تھرموسیٹ رال کو مناسب طریقے سے ٹھیک کرنے کے لیے درکار طویل سائیکل کا وقت ہو سکتا ہے۔ پروسیسنگ کے وقت کو کم کرنے کے لیے نئے مواد، جنہیں آنے والے ریشے کہا جاتا ہے، بنائے گئے ہیں۔ آنے والے ریشوں میں، کاربن فائبر ٹو میں اضافی تھرمو پلاسٹک میٹرکس مواد ہوتا ہے جو براہ راست اس کے فائبر ڈھانچے میں شامل ہوتا ہے۔ ان آنے والے مواد کو اسی انداز میں سلائی کیا جا سکتا ہے جس طرح دوسرے موزوں فائبر پلیسمنٹ جامع مواد کو کیا جاتا ہے۔ تاہم، سائیکل پروسیسنگ کے وقت کو تیزی سے کم کرنے کے لیے ان پریفارم کو گرم پریس میں جلدی سے تھرمو سائیکل کیا جا سکتا ہے۔ رال ٹرانسفر مولڈنگ کا استعمال کرتے ہوئے روایتی تھرموسیٹ جامع مواد کو ایک ٹکڑے کو مناسب طریقے سے سیٹ اور علاج کرنے کے لیے 30 منٹ سے 40 گھنٹے کے درمیان درکار ہو سکتا ہے۔ آنے والے مواد کی موزوں فائبر پلیسمنٹ مضبوط کرنے والے فائبر، اور میٹرکس مواد دونوں کو ایک ہی پریفارم میں رکھنے کی اجازت دیتی ہے۔ جیسے ہی پریفارم کو گرم کیا جاتا ہے، مائع میٹرکس کو براہ راست کاربن فائبر میں تقسیم کیا جاتا ہے جس سے مناسب گیلاپن ہوتا ہے۔ آنے والے ریشوں کی موزوں فائبر پلیسمنٹ اضافی رال کی ضرورت کو ختم کرتی ہے اور مواد کی لاگت کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے۔ مزید برآں، مطلوبہ فائبر سے حجم کا حصہ آنے والے مرحلے کے دوران بنایا جاتا ہے، جس سے مرکب مواد کی یکسانیت بیچ سے بیچ تک بڑھ جاتی ہے۔ آخر میں، یہ آنے والے فائبر کے مرکب زیادہ پائیدار کاربن فائبر کے مرکب کی طرف ایک قدم ہیں جس کی وجہ ان کی زندگی کے اختتام پر نئی شکلوں میں دوبارہ پگھلنے کی صلاحیت ہے۔ اصلاح چھ: دوبارہ ٹولنگ کے بغیر مشین کی استعداد ایک اور اہم عمل کی اصلاح جو دوسرے جامع عمل کے مقابلے میں موزوں فائبر کی جگہ کے ساتھ ہوتی ہے، پیداوار مشین کے لیے مشین کی کسی اضافی دوبارہ ٹولنگ کے بغیر اپنی پیداوار کو تیزی سے ایک ڈیزائن سے بالکل مختلف ڈیزائن میں تبدیل کرنے کی صلاحیت ہے۔ یہ ایک ہی مشین کو صبح کی شفٹ میں کار کے پرزے تیار کرنے سے دوپہر کی شفٹ میں کھیلوں کے سامان میں بغیر کسی رکاوٹ کے منتقل کرنے کی اجازت دے سکتا ہے۔ مزید برآں، موزوں فائبر پلیسمنٹ ایک ہی مشین کو ایک وقت میں ایک پروٹو ٹائپ ڈیزائن تیار کرنے کی اجازت دے سکتی ہے تاکہ کسی عمل کی تحقیقات کی جا سکے اور اضافی مواد کو ضائع کیے بغیر اس کا ازالہ کیا جا سکے، تاکہ بیک وقت مکمل پروڈکشن رن بنایا جا سکے۔ پیداوار کی صلاحیت کے لیے یہ تیز تر پروٹو ٹائپنگ، ایک مشین کے لیے بہت سی مختلف اقسام اور حصوں کی جیومیٹریز کو تیزی سے چلانے کی صلاحیت کے ساتھ مل کر، ایک ہی مشین پر زیادہ ورسٹائل پروجیکٹس کو چلانے کی اجازت دیتی ہے۔ اس سے ہر بار نیا ڈیزائن تیار ہونے پر نئی مشین لگانے کی لاگت کم ہو جاتی ہے۔ آخر میں، مختصر طور پر پیش کردہ کاربن فائبر کمپوزٹس کے لیے اصلاح کے چھ طریقے روایتی جامع عمل کے مقابلے میں موزوں فائبر کی جگہ کے کچھ فوائد کو ظاہر کرتے ہیں۔ یہ امید کی جاتی ہے کہ ان اصلاح کے طریقوں کا امتزاج، کاربن فائبر کے مواد کی لاگت کو کم کرنے کے رجحان کے ساتھ مل کر، ہر جگہ اور انتہائی انجینئرنگ والے مواد کی ایک نئی کلاس کو ایندھن کی کارکردگی جیسے صارفین کے استعمال کے معاملات کو مزید بہتر بنانے کی اجازت دے گا۔ ساختی حصوں کے لیے ایپلی کیشنز ٹی ایف پی ٹیکنالوجی مخصوص جامع اجزاء یا کمک کے لیے تیار کردہ پریفارم بنانے کی اجازت دیتی ہے۔ ایپلی کیشنز صنعتی روبوٹس کے لیے انتہائی تیز رفتار ہلکے وزن والے حصوں یا کمپریسرز کے لیے بلیڈ سے لے کر سی ایف آر پی ہوائی جہاز کے حصوں تک ہوتی ہیں، جیسے۔ این ایچ-90 ہیلی کاپٹر، آٹوموٹو ڈھانچے اور سائیکل کے پرزوں کے لیے آئی-بیم۔ خود حرارتی ٹولنگ اور اجزاء کے لیے ٹی ایف پی کاربن روونگ کو برقی حرارتی عنصر کے طور پر استعمال کرنا سرایت شدہ حرارتی تہوں کے ساتھ جامع ڈھانچے تیار کرنے کا امکان پیش کرتا ہے۔ ہیٹنگ پیٹرن کے ڈیزائن میں اعلی لچک کی وجہ سے مجموعی طور پر تقریبا مساوی حرارت کی تقسیم حاصل کی جا سکتی ہے۔ ایپلی کیشنز کے لحاظ سے ٹھوس مرکب سانچوں میں سرایت شدہ یہ ٹیکنالوجی آٹوکلیو سے باہر کے عمل میں رال کے استحکام اور بائنڈر ایکٹیویشن کے لیے بہت فائدہ مند ہے۔ مرکب سانچوں میں پیدا شدہ مرکب حصوں کی طرح گرمی کی توسیع کی خصوصیات دکھائی دیتی ہیں۔ عام دھات کے سانچوں کے مقابلے میں مرکب آلات کا کم تھرمل ماس ایف آر پی پارٹس کے مینوفیکچرنگ سائیکل کو کم کرنے اور پیداواری عمل کے لیے توانائی کی ضرورت کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ مزید برآں ٹی ایف پی حرارتی عناصر کو ہوائی جہازوں کے سی ایف آر پی ونگ ڈھانچوں یا ونڈ ملوں کے بلیڈوں میں اینٹی اور ڈی آئسنگ کاموں کے لیے لاگو کیا جا سکتا ہے۔ ایلسٹومیرک ہیٹنگ بیگز میں سرایت شدہ ٹی ایف پی ڈھانچہ جامع حصوں کی تیاری یا مرمت کے عمل پر لاگو کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط آئی پی ایف ڈریسڈن لی اسٹچ ٹیکنالوجیز میں درزی فائبر پلیسمنٹ-خودکار درزی فائبر پلیسمنٹ مشینیں اور حل جامع مواد کی من گھڑت تکنیک