लॉन्ग फाइबर इंजेक्शन (LFI) एक नई पॉलीयुरेथेन मोल्डिंग प्रक्रिया है जो हाल के वर्षों में सफलतापूर्वक विकसित हुई है। प्रक्रिया में उच्च स्वचालन, लघु मोल्डिंग चक्र, हल्के वजन और कम विनिर्माण लागत के फायदे हैं।
ऑटोमोटिव उद्योग में, एलएफआई प्रक्रिया का उपयोग पहली बार संरचनात्मक और अर्ध-संरचनात्मक पैनलों, जैसे छत के घटकों के निर्माण के लिए किया गया था। रिपोर्टों के अनुसार, एक स्पोर्ट्स कार की एलएफआई पॉलीयूरेथेन छत एक स्टील की छत की तुलना में 20% हल्की है और एल्यूमीनियम छत या अन्य शीसे रेशा छत के रूप में दो बार से अधिक कठोर है। इसके अलावा, LFI पॉलीयुरेथेन कम्पोजिट सामग्री का उपयोग कृषि और वाणिज्यिक वाहन उद्योग में भी किया जाता है, जैसे कि ट्रैक्टर कवर, भारी ट्रक पैनल, बुलडोजर बॉडी पैनल, बस सामान रैक, आदि।
हाल के वर्षों में, निजी उद्योग, सैन्य और अनुसंधान संस्थानों के कंपोजिट विशेषज्ञ यह पता लगाने के लिए सहयोग कर रहे हैं कि क्या एलएफआई प्रक्रिया का उपयोग कार्बन फाइबर-प्रबलित समग्र (सीएफआरपी) भागों का उत्पादन करने के लिए भी किया जा सकता है। , कम लागत पर बड़े पैमाने पर उत्पादन को सक्षम करना। अध्ययन को 2022 के बाद से अमेरिकी वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला (AFRL) द्वारा वित्त पोषित किया गया है, और प्रतिभागियों में AFRL की विनिर्माण, औद्योगिक प्रौद्योगिकी, और ऊर्जा प्रभाग, प्रमुख ठेकेदार लॉकहीड मार्टिन, उपकरण निर्माता क्रूसमाफेई और डेटन रिसर्च इंस्टीट्यूट विश्वविद्यालय (UDRI) शामिल हैं ।
वर्तमान में एयरोस्पेस में उपयोग किए जाने वाले कार्बन फाइबर समग्र घटकों के लिए विनिर्माण प्रक्रिया लंबी और श्रम-गहन है, और आमतौर पर कार्बन फाइबर प्रीप्रग को मैन्युअल रूप से एकल-पक्षीय उपकरण पर रखा जाता है, बैग किया जाता है, और फिर इलाज के एक पूरे दिन के लिए एक आटोक्लेव में लुढ़का जाता है। इसके विपरीत, LFI प्रक्रिया तेज, कुशल और स्वचालित है। LFI प्रक्रिया पहले कांच के फाइबर को वांछित लंबाई में काटती है, कटा हुआ फाइबर को दो-घटक तरल राल के साथ मिलाया जाता है, फिर एक पहले से खुले खुले मोल्ड में छिड़का जाता है, और अंत में कम गर्मी और दबाव के नीचे ठीक हो जाता है। पूरी प्रक्रिया समग्र सामग्री बनाने के लिए सबसे कम लागत वाली, सबसे कम अपशिष्ट तरीकों में से एक है और भाग की जटिलता के आधार पर, कुछ मिनटों से कुछ घंटों तक कहीं भी ले जा सकती है।
टीम का सामना करने वाली पहली महत्वपूर्ण समस्या कार्बन फाइबर की गिरावट थी, जिसे मिश्रण के दौरान राल के भीतर समान रूप से फैलने के लिए पर्याप्त रूप से फैलाया जाना चाहिए, और उन्होंने पाया कि ज़ोल्टेक के बड़े टो कार्बन फाइबर ने सबसे अच्छे यांत्रिक गुण और विक्षिप्त गुण प्रदान किए। शोधकर्ताओं ने पहले कार्बन फाइबर के बड़े 50k बंडलों को छोटे 2k से 3K बंडलों में तोड़ दिया, और फिर इन बंडलों को 50k बंडलों में वापस कर दिया। जब LFI सिर में कटौती होती है, तो वे आसान हो जाते हैं।
सही राल का चयन करना भी अनुसंधान का ध्यान केंद्रित है। अनुसंधान टीम ने कोवेस्ट्रो पॉलीयुरेथेन राल सिस्टम का उपयोग किया, जो विशेष रूप से अंतिम ठीक किए गए पैनल के घनत्व को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, संभावित शून्य सामग्री को कम करने या समाप्त करने के लिए मिश्रण विधि को समायोजित करके।
प्रसंस्करण उपकरणों के संदर्भ में, शोधकर्ता कई चर का विश्लेषण कर रहे हैं, जिसमें कटिंग की गति, फाइबर की लंबाई, फाइबर/बहुलक अनुपात, हवा का दबाव, दबाव समय, मोल्ड डिजाइन और मोल्ड तापमान शामिल हैं, महत्वपूर्ण मुद्दों में से एक कार्बन फाइबर की प्रसंस्करण क्षमता है, विशेष रूप से कटिंग मशीन का ब्लेड और ड्रम, जो कटिंग ब्लेड अपग्रेड के बाद बेहतर कटिंग परिणाम प्राप्त कर सकता है।
अनुसंधान टीम ने 2025 के अंत तक LFI/ कार्बन फाइबर तकनीक का उपयोग करके दो एयरोस्पेस संबंधित विनिर्माण प्रदर्शनों का संचालन करने की योजना बनाई है। हालांकि वर्तमान में एक उच्च-प्रदर्शन पॉलीयुरेथेन राल प्रणाली का उपयोग किया जाता है, टीम एपॉक्सी राल का उपयोग करना पसंद करती है क्योंकि यह बेहतर प्रदर्शन प्रदान करता है। लेकिन इसके लिए LFI हार्डवेयर सिस्टम में प्रमुख संशोधनों की आवश्यकता होगी, और इन लागतों को कवर करने के लिए वर्तमान में अपर्याप्त धन है।
यह सहयोगी अनुसंधान परियोजना पूरे समग्र सामग्री उद्योग के विकास को बढ़ावा दे सकती है। कम लागत वाली समग्र प्रक्रियाओं में इन कंपनियों के नवाचारों का लाभ उठाने से अगली पीढ़ी के विमान के लिए विनिर्माण समाधान खोजने के लिए लॉकहीड मार्टिन जैसे एयरोस्पेस मूल उपकरण निर्माताओं (OEM) में तेजी आ सकती है।