Mit der rasanten Entwicklung der UAV-Technologie werden bei der Herstellung von UAV-Teilen zunehmend Verbundwerkstoffe verwendet. Verbundwerkstoffe verleihen UAVs aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit eine höhere Leistung und eine längere Lebensdauer. Allerdings ist die Verarbeitung von Verbundwerkstoffen relativ komplex und erfordert eine ausgefeilte Prozessführung und effiziente Produktionstechnik.
1. Verarbeitungseigenschaften von UAV-Verbundteilen
Bei der Verarbeitung von Verbundwerkstoffteilen für Drohnen müssen Faktoren wie die Eigenschaften des Materials, die Struktur der Teile sowie Produktionseffizienz und -kosten berücksichtigt werden. Verbundwerkstoffe weisen eine hohe Festigkeit, einen hohen Modul, eine gute Ermüdungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf, weisen aber auch die Eigenschaften einer leichten Feuchtigkeitsaufnahme, einer geringen Wärmeleitfähigkeit und einer hohen Verarbeitungsschwierigkeit auf. Daher müssen während der Verarbeitung die Prozessparameter streng kontrolliert werden, um die Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität und Innenqualität der Teile sicherzustellen.
2. Verschiedene Verarbeitungstechnologienvon Drohnen
-- Autoklav-Formverfahren
Das Formen im Autoklaven ist eines der am häufigsten verwendeten Verfahren bei der Herstellung von Verbundteilen für Drohnen. Bei diesem Verfahren wird der Verbundwerkstoffrohling mit einem Vakuumbeutel auf der Form versiegelt, in einen Autoklaven gegeben und unter Vakuum mit Hochtemperatur-Druckgas erhitzt, unter Druck gesetzt und verfestigt. Die Vorteile des Autoklavenformverfahrens sind ein gleichmäßiger Druck und Harzgehalt im Tank sowie eine relativ einfache und effiziente Form, die sich zum Formen großflächiger und komplexoberflächenförmiger Schalen eignet. Dieses Verfahren hat jedoch auch Nachteile wie einen hohen Energieverbrauch und einen großen Verbrauch an Hilfsstoffen. Daher ist es notwendig, Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Zeit während der Verarbeitung zu optimieren, um die Produktionseffizienz zu verbessern und die Kosten zu senken.
-- HP-RTM-Prozess
Der HP-RTM-Prozess ist eine optimierte Weiterentwicklung des RTM-Prozesses mit den Vorteilen niedriger Kosten, kurzer Zyklen, großer Chargen und qualitativ hochwertiger Produktion. Bei diesem Verfahren werden die Harze unter hohem Druck abgedichtet und gemischt und in eine vakuumdichte Form eingespritzt, die bereits mit Faserverstärkungen und voreingestellten Einsätzen ausgestattet ist. Nach der Harzfließfüllung, Imprägnierung, Aushärtung und Entformung entstehen Verbundprodukte. Mit dem HP-RTM-Verfahren können kleine, komplexe Strukturteile mit kleinen Maßtoleranzen und guter Oberflächenbeschaffenheit hergestellt und eine Konsistenz von Verbundwerkstoffteilen erreicht werden. Die Größe der herstellbaren Teile ist jedoch begrenzt, und aufgrund des hohen Harzdrucks und der lockeren Faserverdichtung können die dispergierten Fasern weggespült werden. Daher ist es während der Verarbeitung notwendig, den Dosier-, Misch- und Injektionsprozess des Harzes sowie die Konstruktions- und Fertigungsgenauigkeit der Form streng zu kontrollieren.
-- Formpressverfahren
Beim Formpressverfahren handelt es sich um ein Verfahren, bei dem eine bestimmte Menge Prepreg in den Formhohlraum einer Metallform eingelegt wird und mithilfe einer Presse mit Wärmequelle eine bestimmte Temperatur und ein bestimmter Druck erzeugt werden, sodass das Prepreg erhitzt und erhitzt wird wird im Formhohlraum erweicht, fließt unter Druck, füllt den Formhohlraum und erstarrt zu einer Form. Die Vorteile des Formpressverfahrens sind eine hohe Produktionseffizienz, eine genaue Produktgröße und eine glatte Oberfläche. Insbesondere Verbundprodukte mit komplexen Strukturen können im Allgemeinen in einem Zeitaufwand geformt werden, ohne dass die Leistung von Verbundprodukten beeinträchtigt wird. Dieses Verfahren weist jedoch auch Nachteile auf, wie z. B. eine komplexe Formenkonstruktion und -herstellung sowie hohe Anfangsinvestitionen. Daher ist es notwendig, das Formendesign und den Herstellungsprozess während der Verarbeitung zu optimieren sowie den Automatisierungsgrad der Produktionslinie zu verbessern.
-- 3D-Drucktechnologie
Mit der 3D-Drucktechnologie können komplexe Präzisionsteile schnell verarbeitet und hergestellt und eine personalisierte Produktion ohne Formen erreicht werden. Bei der Herstellung von Verbundteilen für Drohnen können mithilfe der 3D-Drucktechnologie integrierte Teile mit komplexen Strukturen hergestellt werden, wodurch Montagekosten und -zeit reduziert werden. Der Hauptvorteil der 3D-Drucktechnologie besteht darin, dass sie die technischen Hürden bei der Herstellung einteiliger komplexer Teile mit herkömmlichen Formverfahren überwinden, die Materialausnutzung verbessern und die Herstellungskosten senken kann. Dieses Verfahren hat jedoch auch Nachteile wie eine langsame Druckgeschwindigkeit und hohe Gerätekosten. Daher ist es notwendig, während der Verarbeitung geeignete Druckmaterialien und Parameter auszuwählen sowie die Leistung und Stabilität der Druckausrüstung zu optimieren.
Die effiziente Verarbeitung von Verbundwerkstoffteilen für Drohnen ist von großer Bedeutung, um die Leistung von Drohnen zu verbessern und die Kosten zu senken. Durch die Optimierung von Prozessparametern und Prozesssteuerung wie Autoklavformen, HP-RTM, Formpressen und 3D-Druck können Produktionseffizienz und Produktqualität weiter verbessert werden. In Zukunft können wir mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Innovation der Technologie davon ausgehen, dass optimiertere Produktionsprozesse in der Drohnenfertigungsbranche weit verbreitet eingesetzt werden. Gleichzeitig ist es auch notwendig, die Grundlagenforschung und Anwendungsentwicklung von Verbundwerkstoffen zu stärken, um die kontinuierliche Entwicklung und Innovation der Verarbeitungstechnologie für Drohnen-Verbundteile zu fördern.
