Zdecydowaliśmy, że nasz starszy rok liceum coś zrobi

zabawa dla naszego pierwszego projektu semestralnego. Postanowiliśmy zaprojektować i zbudować kevlarowe płyty pancerne skalowane do naszych ciał. W ciągu 18 tygodni zaprojektowaliśmy, zbudowaliśmy i udoskonaliliśmy nasze płyty pancerne za pomocą kilku procesów, w tym kompozytów formujących próżnię i trasowania CNC z projektu CAD na dużą skalę.

W trakcie tego Instructables pokażemy dwa nieco inne podejścia do produkcji płyt pancerza ciała z wynikami końcowymi różniącymi się od użytych warstw liczbowych.

OSTRZEŻENIE: Ten proces wymaga dużej ilości splotu kevlarowego i dostępu do kilku dużych i drogich narzędzi i maszyn.

TO NIE WYKONUJE SUPERMANU: Ten proces nie uczyni cię pancerzem kuloodpornym. Bardziej odpowiedni termin jest odporny na pociski. Więcej niż jedno bezpośrednie uderzenie w płytkę przebije się i jest zbyt wiele szczelin pancerza, aby produkt był praktyczny. Nie strzelaj do niczego: strzały, pistolety, paralizatory itp.

Kieszonkowe dzieci:

Krok 1: Zbieranie materiałów

Czego potrzebujesz:

Kilka Tuzin stóp z Kevlaru Prepreg (żywica już w tkaninie)

Taśma pomiarowa lub narzędzie

Nitownica i nity

Wysokiej jakości nożyczki kompozytowe

Srebrny Sharpie lub inny znacznik High Contrast Marker

Wiertło i wiertła ¼ wiertła

¼ Carbide End Mill (kompatybilny z routerem)

Używane maszyny:

Frezarka CNC

Komputer kompatybilny z oprogramowaniem CAD

Cięcie piłą taśmową z włókna węglowego

Power Sander

Opcjonalny:

Prepreg z włókna węglowego 3,5 stopy kwadratowej (żywica już w tkaninie)

Nity maszynowe 1 / 8-1 / 4 o różnych długościach

Odkurzacz z silnikiem napędzanym silnikiem.

Wodoodporna farba w sprayu

Lakier do lakierowania natryskowego

Koszula z długim rękawem Heavy Duty

Krok 2: Pomiar

Użyj narzędzia pomiarowego i wykonaj pomiary zgodnie z

schemat powyżej. Ma to kluczowe znaczenie dla stworzenia kompletnego zestawu pancerza, który nie tylko pasuje do twojego tułowia proporcjonalnie, ale także tworzy estetyczny wygląd dla oka.

Z przodu zmierzyć długość obojczyka, szerokość

tułów na środku i dole mięśnia piersiowego. Zmierz szerokość pożądanego poszycia brzucha bezpośrednio pod żebrami i na poziomie pasa.

Następnie Zmierz wysokość tułowia i wysokość mięśnia piersiowego. Na koniec zmierz od dołu żeber do poziomu pasa.

Na plecach zmierzyć szerokość ramion, szerokość od środka i dołu łopatki. Dodatkowo zmierz szerokość pleców na linii pasa.

Dzięki tym pomiarom powinieneś być w stanie efektywnie zaprojektować rysunek CAD do poszycia.

Krok 3: Tworzenie CAD część 1

Utwórz nowy plik w oprogramowaniu w jednostkach dowolnej jednostki użytej podczas pomiaru. Do naszego projektu wykorzystaliśmy oprogramowanie CAD Rhino i cale. Używając podanych pomiarów (a następnie dzieląc je na pół na jedną stronę), powinieneś otrzymać obraz podobny do tego.

Krok 4: Tworzenie CAD część 2

Ta seria linii reprezentuje różne krzywe ciała, które płyty muszą chronić. Aby zbudować poszycie pancerza, które jest skuteczne, ważne jest, aby pamiętać podstawowe kształty ciała, tj. Bardziej owalny kształt płytek piersiowych i więcej zakrzywionego prostokąta na płytki brzucha. Jeden z nas przybrał bardziej płytkie kształty od płyt, podczas gdy drugi miał płyty pancerza, które płynęły z większą liczbą krzywizn i mniejszymi kątami. Oto dwa oddzielne wyniki. Po tym, jak będziesz zadowolony ze swojego gotowego produktu, usuń linie szerokości i pozostanie Ci szkic podobny do powyższych. Następnie wykonaj lustrzane odbicie całej linii środkowej, co daje kompletny zestaw identycznych płytek dla lewej i prawej strony ciała.

Następnie dodaj linie do stabilizacji swojego projektu. Tutaj są zaznaczone na czerwono. Łączy to ze sobą płyty i pozwala im nie zostać zrujnowanym lub usuniętym podczas procesu wyprowadzania z kevlaru. Oprócz tego pozostawisz swój cieńszy element wnętrza niemal w ten sam sposób po frezowaniu, w przeciwieństwie do grubszych płyt, które wycinasz i oddzielasz od siebie całkowicie.

Następnym krokiem jest zapisanie pliku w formacie STL, a następnie przetworzenie go na oprogramowanie G-Code powiązane z routerem CNC: nasze oprogramowanie wykorzystuje V-Carve. Po przejściu oprogramowania i wybraniu odpowiednich ścieżek cięcia, jesteś gotowy do odcięcia części.

Krok 5: Kompostuje konfigurację układu

Pierwszym krokiem w złożonym layoucie jest przecięcie arkuszy kevlaru na użyteczne prostokąty. Będziesz potrzebował prostokątów o podobnym rozmiarze do wymiarów, które zrobiłeś z przodu tułowia, jednak upewnij się, że dodasz trochę miejsca na błędy podczas cięcia.

W przypadku płyt klatki piersiowej najpierw przecięliśmy 20 warstw kevlaru, jednak okazało się, że jest on znacznie grubszy niż oczekiwaliśmy. W drugiej wersji pokrytej skrzynią tniemy 5 arkuszy zarówno na wewnętrzną, jak i zewnętrzną płytę.

Po wycięciu arkuszy nadszedł czas na rozpoczęcie procesu układania: zdobądź aluminiową płytkę, która będzie pasować do wszystkich wyciętych elementów, ale również pasuje do Twojego piekarnika. Upewnij się, że cała powierzchnia płytki jest czysta, a następnie, pozostawiając 1 calowy brzeg bez roztworu, pokryj całą płytkę środkiem antyadhezyjnym (Free Coat lub Wax). Dobrym sposobem na upewnienie się, że granica jest czysta, jest użycie taśmy na obszarze, który chcesz pozostawić bez powłoki. Użyj 3 warstw roztworu niewiążącego, aby zapewnić brak luk w pokryciu.

Krok 6: Przygotowanie składu kompozytów.

Teraz jesteś gotowy, aby umieścić swoje arkusze kevlaru na aluminiowej płycie. Pamiętaj, aby usunąć folię ochronną z każdej warstwy Kevlaru, będzie po obu stronach. Skuteczną metodą, jaką znaleźliśmy, było użycie frezu do kartonów pod niewielkim kątem, ale stosunkowo równoległego do arkusza, dokonując lekkiego nacięcia na warstwie ochronnej, ale nie uszkadzając arkusza kevlaru.

Upewnij się, że płytki są rozmieszczone w taki sposób, aby korki ssące miały odpowiednią odległość od środka każdej płytki. W przypadku małej płyty konieczne będzie użycie tylko 2 lub 3 wtyczek, jednak w przypadku płyt większych niż 6,5 stóp kwadratowych użyj 5 lub więcej. Przymocuj każdą wtyczkę do płyty taśmą teflonową, ale uważaj, aby nie zakłócać uszczelnienia wtyczki.

Krok 7: Ostateczna kontrola układu kompozytów

Po ułożeniu wszystkich arkuszy Kevlaru jeden na drugim wyciąć arkusz perforowanego papieru żaroodpornego, który pasuje do arkusza, oczyszczając jednocześnie krawędź wykonaną wcześniej taśmą maskującą. Wyciąć otwory w plastiku, w którym znajdują się zatyczki, aby zapewnić dobre uszczelnienie. Upewnij się, że cała okrągła powierzchnia zatyczek jest wolna od jakichkolwiek plastikowych osłon. Po zadowoleniu z pokrycia folii z tworzywa sztucznego nadszedł czas, aby dodać jakiś knot na wierzchu filmu. Korzystanie z grubego arkusza chłonnego z bawełny działa dobrze, jak również podkładka z włókna szklanego, która pasuje do rozmiaru płytki. Ponieważ zastosowany kevlar miał bardzo wysoką zawartość epoksydów, sugeruje się stosowanie bawełny. Pamiętaj, aby wyciąć te same otwory w tej podkładce, jak w perforowanej osłonie z tworzywa sztucznego. Ostatnią warstwą pokrycia będzie hermetyczna, odporna na ciepło powłoka z tworzywa sztucznego. Zdejmij taśmę maskującą z krawędzi płyty i połóż masę uszczelniającą, aby przymocować pokrycie do płyty.

Po upewnieniu się, że każdy cal granicy jest pokryty mastyksem, jesteś gotowy zabezpieczyć swoje pokrycie. Wytnij kawałek folii odpornej na ciepło, który zakrywa całą płytę i umieść go na talerzu, upewniając się, że uszczelnienie między masą uszczelniającą a pokryciem i uszczelką między masą uszczelniającą a płytą jest całkowicie szczelne. Użycie jakiegoś narzędzia wygładzającego pomoże ułożyć pokrycie na mastyksie, aby zapewnić dobre uszczelnienie. Wyciąć bardzo cienkie szczeliny w pokrywie nad punktami wejścia korków ssących, aby zabezpieczyć męski koniec korków ssących do żeńskiego końca. Zabezpiecz wtyczki. Po zakończeniu powinien wyglądać mniej więcej tak. Przetestuj swój układ, aby upewnić się, że jest szczelny, używając próżni podłączonej do korków ssących, usuń całe powietrze z wnętrza layupu.

Przejrzyj drugie zdjęcie jako przewodnik warstwowy

Krok 8: Ciśnienie i gotowanie talerzy

Dodaj manometr do jednej z wtyczek, aby sprawdzić, jak dobrze twój układ pozostaje szczelny. Po wyłączeniu próżni, jeśli manometr spadnie szybko, w layupie występuje przeciek i należy to naprawić przed włożeniem layupu do piekarnika. Jeśli manometr nie porusza się lub spada bardzo powoli, masz dobre uszczelnienie i jesteś gotowy, aby umieścić layup w piekarniku.

Ustaw piec kompozytowy na ustawienie wstępne dla kompozytów lub ustaw na cykl gotowania 450 stopni. Wymaga to dodatkowych badań, w jaki sposób ustawić temperaturę dla określonej marki pieca kompozytowego. Upewnij się, że uszczelnienie próżniowe odbywa się dodatkowo wewnątrz piekarnika. Zdejmij miernik i zastąp go inną odporną na ciepło rurką próżniową.

Przymocuj koniec każdej rury bezpiecznie do wylewki próżniowej we wnętrzu piekarnika. Upewnij się, że dokładnie sprawdziłeś połączenie każdej rury z wtyczkami na płycie.

Krok 9: Wycinanie twoich talerzy

Po ugotowaniu talerza i pozostawieniu odpowiedniego czasu

chłodzić, zazwyczaj przez resztę dnia, w którym je ugotowałeś, wyjąć z piekarnika i ustawić na stabilnej powierzchni. Dłuto lub podważ niewielką przyczepność płyty do aluminium. Jeśli zastosowałeś wystarczającą ilość roztworu niewiążącego, powinien on zniknąć przy minimalnym wysiłku. Zabierz swoje dwa kwadratowe talerze materiału do routera i przymocuj je do łóżka. Najpierw wyprowadziliśmy cieńsze płytki wewnętrzne, ponieważ byłyby one łatwiejszymi do ponownego wykonania w przypadku wystąpienia błędu. Jednak to, jaką kolejność wybierzesz do cięcia dwóch talerzy, zależy wyłącznie od ciebie. Załaduj plik do routera i ustaw zera XYZ dla programu i załaduj ¼ Carbide Burr. Do cięcia sugerujemy ciągłe odkurzanie i ustawianie prędkości wrzeciona na jeden, aby uniknąć wypalania sklepu i / lub topienia materiału. Po zakończeniu Twoje talerze powinny wyglądać jak na poniższym obrazku, ale zgodnie z projektem.

Następnie ostrożnie zdejmij wsporniki między płytami za pomocą piły taśmowej. Jeśli masz górną płytę z włókna węglowego, upewnij się, że piła taśmowa ma ostrze z węglików spiekanych i upewnij się, że podciśnienie jest chłodzone wentylatorem, aby nie smażyć silnika za pomocą płatków węglowych. Po rozdzieleniu wszystkich płytek szlifujemy krawędzie płyt szlifierką maszynową, a następnie dodatkowo szlifujemy krawędź papierem ściernym.

DLA CIENKIEGO TABLICY WEWNĘTRZNEJ

Obetnij płyty tak, aby naśladowały klatkę piersiową ze wszystkimi płytkami nadal połączonymi w środku w ten sposób.

Zapewnia to spójny system umieszczania płyt

Możesz się tu zatrzymać i skończyć płyty. Pozostała część tego Instruktażu zawiera szczegóły montażu płyty na koszulce i wyrafinowanie wyglądu talerzy.

Krok 10: Przygotowywanie płyt

Po pomyślnym usunięciu talerzy z każdego z nich

inne na większej płycie i poradziły sobie z cieńszym, jak określono, przygotuj się do wiercenia i pomalowania twoich płyt. Rozmieść otwory równomiernie i estetycznie. Albo zmierzyć dokładny odstęp w umiejscowieniu otworu na obu płytach albo zacisnąć płyty razem i wywiercić je jednocześnie. Zapewnia to równomierne umieszczenie między obiema płytami. Pamiętaj, aby przestrzegać odpowiednich procedur bezpieczeństwa podczas wiercenia w Kevlarze.

Po zakończeniu wszystkich otworów należy użyć preferowanego koloru farby w sprayu na płytach (użyliśmy koloru czarnego do dopasowania do włókna węglowego) i nałożyć kilka warstw na wszystkie odsłonięte strony, aż do uzyskania satysfakcji. Następnie zastosuj uszczelniacz pogodowy, aby zachować integralność koloru i płyty.

Krok 11: Montaż i nitowanie

Zanim zaczniesz się kroić

wybraną koszulę, nałóż wewnętrzną płytkę na zewnętrzną część koszuli i użyj narzędzia do znakowania, takiego jak długopis, aby oznaczyć wszystkie rozmieszczenia otworów na płytach na koszulce z prawidłowymi odstępami. Jeśli chcesz wysokiej jakości produkt końcowy, ta część jest bardzo ważna. Następnie wbij mały otwór w każde zaznaczone miejsce ostrym ostro zakończonym przedmiotem i umieść wewnętrzną płytkę na wewnętrznej stronie koszuli. Umieść nit w każdym otworze, tak aby brada była skierowana do góry i wyłóż każdą z nich odpowiednim otworem w koszuli. Wyrównaj zewnętrzne płytki z ćwiekami wystającymi z koszuli i użyj pistoletu do nitowania od wewnątrz koszuli, aby przynitować zewnętrzne płytki do wewnętrznych płytek. Po przynitowaniu wszystkich twoich płyt zbroja jest zakończona. Upewnij się, że nie ma ostrych krawędzi lub wystających elementów.

Podczas tego procesu wyprodukowaliśmy również płytki tylne, ukośne i przedramię. Wycinamy kształty prosto z splotu Kevlar i przechodzimy przez kolejne etapy frezowania CNC. Jeśli podobają Ci się również tylne płyty, postępuj według tych samych kroków, ale zamiast wycinać prostokąty w Kevlarze

Krok 12: Wniosek

Stworzyliśmy ten projekt, oprócz zabawy, w celu lekkiej ochrony podczas jazdy na rowerze górskim. Często jeździmy rowerem po jednotorowych szlakach, które nisko leżące gałęzie często uderzają nas w łopatki i klatkę piersiową, dlatego stworzyliśmy zbroję z zamiarem powstrzymania rozdrażnienia takimi bolesnością podczas jazdy na rowerze. Jeden z nas dodawał dodatkowo paski kevlaru do przedramienia w tym samym celu.

Cieszyliśmy się tym procesem intensywnie i dowiedzieliśmy się wiele o różnych procesach związanych z produkcją produktów kompozytowych i byliśmy w stanie wdrożyć naszą naukę na naszym udanym produkcie.