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这是 Nakashima Propeller Co.， Ltd. 的案例商量。
使用的复合材料成型分析处理决策软件：PAM 复合材料
咱们采访了中岛螺旋桨株式会社复合材料奇迹部总司理 Toshio Yamama 先生（右）和部门司理 Takaya Sakurai 先生（左），了解了引入 PAM-COMPOSITES/PAM-RTM 模块的布景偏执后果。
对于 Nakashima Propeller
Nakashima Propeller 是一家开发和制造船用螺旋桨的公司。 在一般商船的螺旋桨阛阓，以 70% 的国内阛阓份额排行第一。它是寰宇顶级制造商之一，占 30%。 配置于 1926 年，年销售额为 240 亿日元，领有 380 名职工。
寰宇上第一个用于商船的碳纤维复合材料螺旋桨交易化
― 对于中岛螺旋桨现时专注于的“使用碳纤维复合材料的螺旋桨制造”，最初，请告诉咱们由碳纤维复合材料制成的螺旋桨的制造和销售近况。
Nakashima Propeller 于 2007 年驱动研发，接续与东京大学和其他商量机构进行联结商量，并于 2015 年已毕了寰宇初度交易化。 法例 2017 年，咱们仍然是寰宇上惟逐一家大致为商船交易化出产碳纤维复合材料螺旋桨的公司。
螺旋桨中使用的碳纤维复合材料是碳纤维增强塑料 （CFRP）。 最大的船用螺旋桨是用于油轮的 10 米直径螺旋桨，但现时不错制造最大直径为 4.2 米的 CFRP 螺旋桨。 现时，每年出产约 10 件。 现时，日本每年出产约 100 艘国内船舶，这意味着其中 10% 的船舶运载并配备了 CFRP 螺旋桨。 CFRP 螺旋桨在材料和制酿本钱方面仍然富贵，但咱们瞻望往日咱们将大致通过裁减本钱来制造和运载更多。
优质螺旋桨的 3 个条目
― 与传统螺旋桨比拟，CFRP 螺旋桨有哪些上风？
最初，我将从结构的角度诠释，“什么样的螺旋桨才是好的螺旋桨？ 一个好的螺旋桨有三个主要要素：耐用性、分量轻（低振动）和准确的格式。
元素 1. 耐用性“ 对于船舶，尤其是在公海飞行的大型船舶，螺旋桨不错万古刻畅达运行。 一艘大型油轮不错飞行一个月，这意味着直径为 10 米的大型螺旋桨将不拆开地旋转一个月（720 小时）。 探讨到这个前提，当然要求螺旋桨具有很高的耐用性。
元素 2. 分量轻（低振动） 一般来说，东说念主们常说“分量轻就好，因为它会导致高油耗”，但由于螺旋桨与整船的分量比拟是一个特殊小的部件，即使收缩了分量，也不会立即导致高油耗。违抗，对于在水中高速旋转的螺旋桨来说，轻量化的优点是“低振动”。 最初，低振动裁减了船内和船外的杂音。 此外，在脉动发动机旋转中，分量越轻，旋转越自如，因此发动机上的负载会减少。 在摇风雨天气和海浪澎湃的海面上飞行时，这种负载收缩后果尤为进军。
元素 3. 精准的格式 “螺旋桨本应万古刻畅达运行，即使尺寸精度的微小各异，也会对发动机的性能和耐用性产生紧要影响。 在螺旋桨的制造中，即使是直径为 10 米的大型螺旋桨也不错精准，尺寸衙役小于 1%。 此外，名义的光滑度以微米为单元进行戒指。
碳纤维是一种高强度和轻质的材料，因此不错说它是迄今为止提到的三个要素中已毕耐用性和轻量化（低振动）的优秀材料。 Nakashima Propeller 将碳纤维和塑料组合的 CFRP 螺旋桨算作咱们的下一代主要产物。
咱们为什么专注于碳纤维复合材料？
― 请告诉咱们 Nakashima Propeller 是如何驱动开发 CFRP 螺旋桨的。
平方螺旋桨是由锻造铜合金制成的。 中岛螺旋桨的大部分销售依赖于铜合金螺旋桨。 关联词，出于两个原因，咱们驱动认为咱们应该驱动制造碳纤维螺旋桨。
第一个原因是铜资源的短缺。 铜也曾成为一种颐养的矿产资源，而且这种材料的本钱逐年高涨。 往日铜供应气象不太可能改善。 为了准备往日，咱们认为咱们应该开发一种使用碳纤维复合材料制造螺旋桨的时间。
第二个原因是复合材料制造商的潜在胁迫。 现时，咱们在日本和国外的船用螺旋桨边界齐有很高的阛阓份额。 关联词，在往日，当碳纤维等复合材料的材料和制酿本钱裁减时，“复合材料制造商有可能干预螺旋桨行业”。 为了抗争这种潜在的胁迫，咱们认为咱们必须蕴蓄碳纤维复合材料的专科常识。
2007 年，咱们驱动研发，经过八年的反复熟识，咱们终于在 2015 年得到了入级批准，并大致将该船交易化用于平方商船。
碳纤维复合材料螺旋桨的制造工艺
― 如何制造碳纤维复合材料的 CFRP 螺旋桨？
CFRP 螺旋桨是通过真空浸渍成型 （VaRTM） 将碳纤维与树脂浸渍和固化制成的。 以下是现时最大的叶片直径约为 2 米（螺旋桨直径为 4 米）的 CFRP 螺旋桨示例。CFRP 螺旋桨的 VaRTM 成型工艺如下：
“将碳纤维分层以形成叶有顷势”在切割碳的情况下，碳纤维的层数在厚部分为几百层，在薄部分为粗陋十层。“用薄膜和流动介质笼罩碳纤维” 叶片大小的碳纤维上笼罩着称为“流动介质”的网状片材，以戒指树脂的流动。 用薄膜袋进一步盖住顶部。“对薄膜里面进行真空吸尘，使材料粘附” 去除薄膜袋内的空气，通过真空压力使碳纤维层、流动介质和薄膜相互粘附。“树脂浸渍” 真空压力用于将树脂从管说念倒入薄膜袋里面。 树脂扩散到扫数这个词碳纤维层粗陋需要 3 小时。“固化树脂” 根据预定的固化门径对树脂进行加热，当树脂硬化时，浸渍成型进程收尾。
制造难点
― 请告诉咱们通过浸渍成型制造螺旋桨的制造挑战和难点。
在开发之初，尽管咱们领有锻造铜合金的专科常识，但咱们是在碳纤维复合材料的浸渍成型这一透顶未知的边界从零驱动。 之后，咱们通过与东京大学的共同商量得到了私就怕间，但基本上咱们是通过 “试错和摸索” 进行开发的。
在浸渍成型中，将树脂分拨到碳纤维层的赋闲的进程是一个制造贫寒。 不管是锻造如故浸渍成型，理念念的状态是材料均匀折柳在模具的每个边际并均匀硬化。 然则，ag平台百家乐在浸渍成型的情况下，模具里面有大宗的碳纤维，这成为一个绝交，使树脂材料难以均匀折柳。
制品螺旋桨和碳纤维层的格式、外不雅和体积疏浚。 此外，碳纤维层在浸渍前通过真空压力牢固硬化。 当你听到这句话时，似乎不再有树脂渗入的缺点，但骨子上，制品螺旋桨的碳纤维部分和树脂部分的体积比是 6：4。
换句话说，即使真空粘合后仍然存在的碳纤维层之间的空间，与碳纤维编织部分的赋闲，即使每个齐很小，它们加起来也占总和的 40%。用树脂浸渍碳纤维是快速词“浇注”的对立面。 这是一个逐渐而沉着肠浸入纤维编织的眇小缺点的进程。
由于上述假定，通过碳纤维复合材料的浸渍成型，很难已毕“将树脂均匀折柳到纤维的各个边际并均匀固化”的理念念形象。
从“劝诫与直观”到模拟先容
― 您是怎样应酬这些贫寒的呢？
安分说，开始，我靠“劝诫和直观”来料理。 关联词，跟着订单的加多和要制造的螺旋桨尺寸的加多，仅凭劝诫和直观很难应酬这种情况。
对于碳纤维复合材料，如若它们失效，将糜费富贵的碳纤维。 我意志到，仅凭劝诫和直观在保证本钱、交货时刻和质料的同期，成见出产大型螺旋桨是有限的。因此，咱们引入了模拟软件，在预备机内再现浸渍成型，并改变了咱们的战术，尽可能在预备机里面进行试错。 咱们比较了几种候选产物，但咱们遴荐了 PAM-RTM，因为它不仅援救注塑成型，还援救 3D VaRTM 成型模拟，况且它已在日本好多国度引入，包括东京大学。
使用 PAM-RTM 进行浸渍模拟
― 现时使用 PAM-RTM 进行仿真时使用哪些参数？
主要有两个点：喷射管的数目和位置以及流动介质的大小和位置。在浸泡数十层或数百层碳纤维时，树脂流动阻力在两个方进取存在很大各异：“树脂沿平行于刀片名义的标的（沿层压纤维板）渗入”和“树脂在垂直于名义的厚度方进取渗入”，因此需要戒指这两个标的。
对于前者，在薄膜和碳纤维之间舍弃一个称为“流动介质”的网状片材，从而促进和戒指树脂的渗入。 对于厚度标的的后一种渗入，通过改变注入树脂的管说念的数目、位置和直径来戒指浸渍状态。PAM-RTM 仿确切预备时刻约为 3 小时。
PAM-RTM 的上风
― 引入 PAM-RTM 有什么影响？
通过引入 PAM-RTM 仿真，咱们大致减少试错所需的时刻和本钱。 举例，在传统劝诫和直观的时间，就怕产物制造了 3 次，3 次齐失败了，终末在第四次尝试时没问题，但通过提前进行模拟，有可能一次性得手。 如若骨子制造失败，碳纤维、树脂和制造工时齐会被糜费掉，因此裁减本钱的后果特殊权贵。
此外，当骨子制造中发生故障时，现时不错通过过后模拟分析和考证原因。 通过商榷模拟遣散和骨子查验值，不错掌捏和详备预测树脂浸渍在碳纤维赋闲部分的状态。
现时，使用 PAM-RTM 不错详备掌捏制造失败与得手之间的原因和因果关系，况且不单是是遣散，还有字据的私就怕间正在公司里面稳步蕴蓄。不错说，PAM-RTM 的引入和期骗普及了制造进程的假定和考证的速率，以及 PDCA 轮回的速率和准确性。
来自早期采用者的提议
― 对于正在探讨引入基于软件的仿真以改善碳纤维复合材料制造工艺的公司讲求东说念主，您有什么提议吗？
在 CFRP 螺旋桨制造和交易化的第一年附近，咱们凭借劝诫和直观克服了这些问题。 关联词，有一次，我试图作念一些我认为可能在制造业中见效的事情，但畅达失败了三次。 发生这种情况时，咱们会收到来自里面质料戒指部门的投诉，这令东说念主黯然且有点不沉着。
然则，在这种情况下，失败的原因不是不错通过对时间进行微小的改造来戒指，而是从根柢上说是失误的。 如若不拜访根柢原因是什么，咱们就无法接续前进，但使用骨子材料和开辟进行拜访将特殊耗时且本钱隆盛。
然则，使用仿真软件，您不错解放斗胆地尝试和失误，而无需惦记时刻和本钱。 我以为这么的便利是引诱东说念主的场合之一。
对往日的期待
― 您对 PAM-RTM 和日本 ESI 的往日有何期待？
Nakashima Propeller 将进一步股东碳纤维复合材料螺旋桨的出产，算作下一代中枢时间。 PAM-RTM 将是这项职责中不行或缺的器具。 咱们但愿您接续通过优质的产物和援救为 Nakashima Propellers 的出产提供物流援救。 感谢您一直以来的援救。
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