Long Fiber Injection (LFI) er nýtt pólýúretan mótunarferli þróað með góðum árangri á undanförnum árum. Ferlið hefur kostina við mikla sjálfvirkni, stutt mótunarferil, léttan og lágan framleiðslukostnað.
Í bílaiðnaðinum var LFI ferlið fyrst notað til að framleiða burðarvirki og hálfskipulagspjöld, svo sem þakíhluti. Samkvæmt fregnum er LFI pólýúretanþak sportbíls 20% léttara en stálþak og meira en tvöfalt stífara en álþak eða annað trefjaglasþak. Að auki eru LFI pólýúretan samsett efni einnig notuð í landbúnaðar- og atvinnuhúsnæði, svo sem dráttarvélar, þungar vörubílspjöld, jarðýtuplötur, farangursgöngur í strætó o.s.frv.
Undanfarin ár hafa samsetningarsérfræðingar frá einkageiranum, her- og rannsóknarstofnunum verið í samstarfi við að kanna hvort einnig sé hægt að nota LFI ferlið til að framleiða kolefnisstyrkt samsett (CFRP) hlutar sem þarf fyrir afkastamikla efnismarkaði eins og geimferð , sem gerir fjöldaframleiðslu kleift með lægri kostnaði. Rannsóknin hefur verið styrkt af bandarísku flugherrannsóknarstofunni (AFRL) síðan 2022 og þátttakendur eru meðal annars framleiðslu-, iðnaðartækni AFRL, og orkusviðs, Prime verktakinn Lockheed Martin, búnaður framleiðandi Kraussmaffei, og Rannsóknarstofnun háskólans í Dayton (UDRI) .
Framleiðsluferlið fyrir kolefnistrefja samsetta íhluti sem nú eru notaðir í geimferð er langur og vinnuaflsfrekur og er venjulega með kolefnistrefjum sem eru handvirkt settir á einhliða verkfæri, pokað og síðan rúllað í autoclave í heilan dag með lækningu. Aftur á móti er LFI ferlið hratt, skilvirkt og sjálfvirkt. LFI ferlið sker fyrst glertrefjarnar í æskilega lengd, saxuðu trefjarnar er blandað saman við tveggja íhluta fljótandi plastefni, síðan úðað í forhitað opið mót og að lokum læknað undir lágum hita og þrýstingi. Allt ferlið er ein lægsta kostnaðurinn, fæst úrgangsaðferð til að búa til samsett efni og geta tekið hvar sem er frá nokkrum mínútum til nokkrar klukkustundir, allt eftir flækjum hlutans.
Fyrsta mikilvæga vandamálið sem teymið stóð frammi fyrir var að draga úr kolefnistrefjum, sem verður að dreifa nóg til að dreifast jafnt innan plastefnsins við blöndun, og þeir komust að því að stórir dráttar kolefnistrefjar Zoltek veittu bestu vélrænu eiginleika og degumming eiginleika. Vísindamennirnir brutu fyrst upp stóra 50K knippi af koltrefjum í smærri 2k til 3k búnt og síðan endurfluttum þessum búntum aftur í 50K búnt. Þegar skera á sér stað í LFI höfuðinu er auðvelt að afhjúpa þau.
Að velja rétt plastefni er einnig í brennidepli í rannsóknum. Rannsóknarteymið notaði Covestro pólýúretan plastefni kerfið, sem er sérstaklega hannað til að draga úr þéttleika loka lækna spjaldsins, með því að stilla blöndunaraðferðina til að lágmarka eða útrýma hugsanlegu tómu innihaldi.
Hvað varðar vinnslubúnað eru vísindamennirnir að greina nokkrar breytur, þar með talið skurðarhraða, trefjarlengd, trefjar/fjölliða hlutfall, loftþrýstingur, þrýstingur tími, myglahönnun og mygluhitastig, eitt af mikilvægu vandamálunum er vinnslugeta koltrefja, sérstaklega Blaðið og tromma skurðarvélarinnar, sem getur fengið betri skurðarárangur eftir uppfærslu á blaðinu.
Rannsóknarteymið stefnir að því að framkvæma tvær sýningartengdar framleiðslutengdar framleiðslu með LFI/ kolefnistækni í lok ársins 2025. Þrátt fyrir að nútíminn sé notaður afkastamikinn pólýúretan plastefni kerfi, þá vill teymið nota epoxý plastefni vegna þess að það býður upp á betri afköst. En þetta myndi krefjast mikilla breytinga á LFI vélbúnaðarkerfinu og nú er ófullnægjandi fjármagn til að standa straum af þessum kostnaði.
Þetta samvinnuverkefni getur stuðlað að þróun alls samsettra efnaiðnaðarins. Með því að nýta nýjungar þessara fyrirtækja í samsettum samsettum ferlum gæti það flýtt fyrir framleiðendum upprunalegra búnaðar (OEM), svo sem Lockheed Martin, til að finna framleiðslulausnir fyrir næstu kynslóð flugvélar.