PLASTMATUAV
Materiale termoplastice armate, ușoare, pentru aplicații de încapsulare termoformată în vid. în vehicule aeriene fără pilot - PLASMATUAV. Obiectivul proiectului este dezvoltarea unei soluții simple, durabile si rezistente, bazate pe materiale termoformabile, procesate prin intermediul unei tehnologii facile, având costuri scăzute.
Abstract
Tema vizează dezvoltarea unei soluţii uşoare, durabile şi rezistente bazată pe materiale termoformabile, cu rol de capace de protecţie pentru diferite elemente electronice din UAV-uri, obţinute printr-o tehnologie simplă cu costuri scăzute. Scopul proiectului porneşte dintr-o necesitate identificată de către INCAS în cazul dronelor dedicate, ce exprimă nevoia unei protecţii a elementelor electronice sensibile şi scumpe din corpul dronelor, împotriva fenomenelor meteo (ploaie, ninsoare, vânt, praf, temperaturi extreme etc) şi incidentelor neprevăzute (coliziuni cu obstacole, păsări etc), menţinând greutatea adăugată la un minim. Soluţiile preliminare au constat în materiale uşoare şi uşor de procesat, având însă performanţe mecanice sub standardele aplicaţiei vizate. Proiectul propune dezvoltarea unor capace de protecţie pe bază de polimeri termoplastici (polipropilenă grefată, polietilen tereftalat) cu adaosuri de nanofibre de Kevlar dispersate uniform, anterior supuse unor procese de modificare a suprafeţei pentru îmbunătăţirea interacţiei chimice şi conexiunii mecanice între faze. Procesul tehnologic va consta în realizarea foliilor de nanocompozit urmată de termoformarea în vacuum a acestora pentru obţinerea unor forme complexe conform cerinţelor geometrice ale capacelor. Caracterizarea şi testarea extinsă a nanocompozitelor termoplastice va ajuta la evaluarea performanţelor materialelor şi anticiparea comprtamentului lor în timpul termoformării în vid, ceea ce va uşura stabilirea parametrilor acestei etape. Tema susţine atingerea ţelurilor dezvoltării sustenabile, ţinând cont de probleme legate de mediu, technologii eficiente energetic şi stabilitate pe termen lung.
Obiectivul proiectului
Obiectivul proiectului este dezvoltarea unei solutii usoare, durabile si rezistente bazata pe materiale termoformabile, procesate prin intermediul unei tehnologii simple si care presupune costuri scazute, materiale ce vor functiona ca acoperiri sub forma de capace pentru diverse elemente electronice, ce constituie componente ale vehiculelor aeriene fara pilot. Scopul proiectului sustine obiectivele dezvoltarii sustenabile, din punct de vedere al aspectelor de mediu, incluzand reutilizarea, re-manufacturarea si/sau aspecte ce tin de utilizarea de materiale reciclabile precum si energii cu consumuri eficiente de energie si stabilitate pe termen lung. Solutia pentru capace de protectie, propusa in cadrul proiectului consta in polimeri termoplastici ingineresti (precum polipropilena grefata, polietilenterftalat) cu adaosuri de agenti de ranforsare dispersati uniform, precum nanofibre aramidice, ce vor fi anterior supuse unor tratamente de suprafata in vederea imbunatatirii compatibilitatii cu polimerul. Este de asteptat ca utilizarea nanofibrelor aramidice conduca la obtinerea unor compozite rezistente, mentinand cresterea greutatii la un minim.
Obiectivele specifice
1. Realizarea activitatilor contractului de finantare nr. 601PED/2022 si executia de catre parteneri a proiectului „Materiale termoplastice ranforsate usoare pentru carcase termoformate in vacuum pentu aplicatii in vehicule aeriene fara pilot uman (PlastMatUAV)”, având codul PN-III-P2-2.1-PED-2021-0951, corespunzator cererii de finantare – Anexa I si a Planului de realizare al proiectului – Anexa II, parte integranta a prezentului acord. Obiectivul principal al parteneriatului este realizarea integrală a obiectivelor şi activităţilor precum şi a indicatorilor asumaţi în propunerea de proiect declarată câstigătoare conform planului de realizare aprobat. Acest lucru va duce la dezvoltarea unor noi tehnologii de obţinere şi materiale compozite cu matrice termoformabilă, cu proprietăti îmbunătăţite cu ajutorul nanofibrelor modificate, ce pot fi aplicate ca materiale de acoperire a elementelor din vehiculele aeriene fără pilot uman.
2. Scopul proiectului este dezvoltarea unor soluţii uşoare, durabile şi rezistente bazate pe materiale termoformabile, procesate prin intermediul unei tehnologii simple şi care presupune costuri scăzute, materiale ce vor functiona ca acoperiri sub formă de capace pentru diverse elemente electronice, ce constituie componente ale vehiculelor aeriene fără pilot (UAV). Scopul proiectului susţine obiectivele dezvoltării sustenabile, din punct de vedere al aspectelor de mediu, incluzând reutilizarea, re-reprocesarea şi/sau aspecte ce ţin de utilizarea materialelor reciclabile precum şi consumuri eficiente de energie şi stabilitate pe termen lung.
3. Obiective generale:
- Creşterea siguranţei şi securităţii în domeniul vehiculelor fără pilot uman (UAV), prin asigurarea unui plus de protecţie componentelor fragile, concomitent cu prelungirea duratei de utilizare precum şi operarea lor în parametri necesari, şi reducerea costurilor asociate procedurilor de reparaţie;
- Dezvoltarea de resurse umane prin formarea de specialişti în domenii dedicate, prin schimbul de know-how între domenii de cercetare diferite, datorită naturii interdisciplinare a proiectului.
4. Obiective specifice:
- Formularea si verificarea de noi ipoteze cu privire la realizarea de materiale compozite termoplastice cu adaosuri de nanofibre aramidice modificate anterior, sub formă de foi, cu proprietăţi fizico-chimice ce le facilitează procesarea prin termoformare în vacuum şi efectuare de teste preliminare pe materialele obţinute;
- Realizarea şi testarea de materiale compozite termoplastice cu adaosuri de nanofibre aramidice modificate cu performanţe ridicate în ceea ce priveşte densitatea scăzută, rezistenţa mecanică şi la condiţiile de mediu. Caracterizare fizico-chimică, morfostructurală, testare mecanică şi termomecanică şi îmbătrânire accelerată;
- Formularea si verificarea de noi ipoteze cu privire la procesarea materialelor termoplastice nanocompozite sub formă de foi, prin termoformare în vacuum în vederea obţinerii de forme complexe, conform cerinţelor aplicaţiei UAV finale;
- Definirea tehnologiei la nivel de laborator, de dezvoltare de forme complexe prin termoformare în vaccum a foilor de nanocompozite termoplastice obţinute;
- Publicarea rezultatelor tehnice şi ştiinţifice obţinute (prin instrumentele de diseminare prevăzute în propunerea de proiect).
Rezultate estimate
- Dezvoltarea unui nou compozit cu matrice termoplastica si adaosuri de nanofibre aramidice a caror suprafata a fost activata/functionalizata, care sa prezinte interfete fizico-chimice de calitate superioara, astfel incat sa asigure performante mecanice ridicate materialului compozit;
- Termoformarea in vacuum, cu succes a materialului dezvoltat si obtinerea de forme complexe cu rol de capac de acoperire a elementelor electronice si/sau fragile din componenta UAV-urilor;
- Validarea la nivel de laborator a tehnologiei de termoformare a nanocompozitului dezvoltat, ceea ce va determina atingerea TRL4
Etape, activitaţile proiectului si partenerii implicati
Denumire Etapa: Selectia si caracterizarea materiilor prime. Dezvoltarea foilor termoplastice si caracterizarea preliminara Rezultate Etapa: Tehnologia de realizare a foilor din polimer termoplastic cu proprietati adecvate termoformarii ulterioare. Rezultatele tehnico-stiintifice vor fi diseminate prin participarea la 2 conferinte internationale.
Etapa I
A 1.1. Selectia polimerilor si a amestecurilor polimerice termoplastice, selectia alternativelor comerciale de nanofibre, stabilirea domeniilor de concentratii in care vor fi adaugate nanofibrele si variantele nanofibre-matrice termoplastica (CO-INCAS & P1-ICPI)
A1.2. Identificarea rutelor de tratament de suprafata in vederea activarii/functionalizarii fibrelor Kevlar pentru imbunatatirea compatibilitatii cu matricea termoplastica. Experimentari preliminare (CO-INCAS & P1-ICPI)
A1.3. Dezvoltarea foilor din termoplastic prin compoundarea in topitura urmata de presarea la temperatura si identificarea parametrilor de procesare optimi. Caracterizarea preliminara (CO-INCAS & P1-ICPI)
A1.4. Caracterizarea fizico-chimica a probelor din material termoplastic obtinute (CO-INCAS & P1-ICPI)
A1.5. Testarea mecanica a probelor din material termoplastic obtinute si selectia variantelor optime (mutata partial in 2023) (CO-INCAS & P1-ICPI)
A1.6. Diseminarea rezultatelor (CO-INCAS & P1-ICPI)
A1.7. Vizite de lucru tehnice (CO-INCAS & P1-ICPI)
ETAPA II
Denumire Etapa: dezvoltarea, caracterizarea si testarea foilor din nanocompozite termoplastice. Experimentari preliminare in vederea procesarii lor prin termoformare in vid.
Rezultate Etapa: Stabilire ruta tratamente de suprafata nanofibre Kevlar, Tehnologia de realizarea a foilor de nanocompozite termoplastic. Obtinerea de nanocompozite termoplastice cu nanofibre de Kevlar modificare, cu caracteristici performante. Rezultatele tehnico-stiintifice vor fi diseminate prin publicarea a 1 articol ISI, participarea la 1 conferinta internationala, depunerea a 1 cereri de brevet de inventie.
A 2.1. Tratamente de suprafata aplicate nanofibrelor Kevlar si evaluarea eficacitatii acestora prin analize specifice (CO-INCAS & P1-ICPI)
A2.2. Selectia variantelor optime de amestecuri din termoplastic realizate preliminar (mutata partial din 2022). Realizarea amestecurilor polimer termoplastic- nanofibre prin compoundarea in topitura si identificarea parametrilor optimi (CO-INCAS & P1-ICPI)
A2.3. Selectia variantelor optime din foi din termoplastic realizate preliminar (mutata partial din 2022). Realizarea foilor din polimer termoplastic- nanofibre prin presarea la temperatura si identificarea parametrilor optimi (CO-INCAS & P1-ICPI)
A2.4. Caracterizarea si testarea foilor de nanocompozit (CO-INCAS & P1-ICPI)
A2.5. Selectia variantelor optime de materiale in functie de procentul de nanofiller si tratamentele de suprafata in vederea procesarii lor in forme complexe prin termoformare (CO-INCAS & P1-ICPI)
A2.6. Realizarea designului capacului de acoperire in functie de cerintele aplicatiei vizate. Experimentari preliminare in vederea procesarii foilor nanocompozite prin termoformare in vid. (CO-INCAS)
A2.7. Dezvoltarea standului de termoformare in vacuum. Experimentari preliminare in vederea procesarii foilor nanocompozite prin termoformare in vid (CO-INCAS)
A2.8. Diseminarea rezultate prin publicarea de articole in reviste ISI si elaborarea si depunerea documentatiei de brevetare (cerere de brevet) (CO-INCAS & P1-ICPI)
A2.9. Diseminarea rezultatelor prin participari la conferinte internationale (CO-INCAS & P1-ICPI)
A2.10. Vizite de lucru tehnice (CO-INCAS & P1-ICPI)
ETAPA III
Denumire Etapa: Dezvoltarea de capace cu forme complexe, din materialul nanocompozit prin termoformare in vacuum
Rezultate Etapa: Tehnologia de procesare a foilor din nanocompozit prin termoformare in vid. Obtinerea de forme complexe de calitate superioara. Rezultatele tehnico-stiintifice vor fi diseminate prin publicarea a 2 articole ISI, participarea la 1 conferinta internationala.
A 3.1. Stabilirea parametrilor de procesarea a foilor din material termoplastic simplu prin termoformare in vacuum (CO-INCAS & P1-ICPI)
A3.2. Stabilirea parametrilor de procesarea a foilor din material termoplastic nanocompozit prin termoformare in vacuum (CO-INCAS & P1-ICPI)
A3.3. Selectia variantelor tehnologice a materialelor optime pentru a fi recomandate ca solutie pentru capace de acoperire pentru aplicatii la UAV de mici dimensiuni luand in considerare proprietatile lor si comportamentul in timpul termoformarii (CO-INCAS & P1-ICPI)
A3.4. Diseminarea rezultatelor prin publicarea de articole in reviste ISI (CO-INCAS & P1-ICPI)
A3.5. Diseminarea rezultatelor prin participari la conferinte internationale (CO-INCAS & P1-ICPI)
A3.6. Vizite de lucru tehnice (CO-INCAS & P1-ICPI)