Vi besluttede vores seniorår på gymnasiet for at gøre noget

sjovt for vores første semester ingeniørprojekt. De to af os besluttede at designe og bygge Kevlar rustningsplade skaleret til vores kroppe. I løbet af 18 uger har vi designet, bygget og raffineret vores rustningsplader ved hjælp af flere processer, herunder vakuumdannende kompositter og CNC-routing fra CAD-design i stor skala.

I løbet af disse instruktioner vil vi vise dig to lidt forskellige tilgange til fremstilling af kropspansplader med slutresultat, der afviger fra de anvendte antal lag.

ADVARSEL: Denne proces kræver en stor mængde Kevlar væv og adgang til flere store og dyre værktøjer og maskiner.

DETTE VIL IKKE GØR SUPERMAN: Denne proces vil ikke gøre dig kuglebeskyttet rustning. Et mere passende udtryk er kuglebestandigt. Mere end et direkte hit på en tallerken vil gennembore og der er alt for mange rustninger til det samlede produkt til at være praktisk. Lad være med at blive skudt af noget: Pile, Guns, Tasers, osv.

forsyninger:

Trin 1: Samling af materialer

Hvad du skal bruge:

Flere dusin fødder af Kevlar Prepreg (Harpiks allerede i Fabric)

Målebånd eller redskab

Rivet Gun og Rivets

Højkvalitets komposit saks

Silver Sharpie eller anden High Contrast Marker

Bor og ¼ Bor (s)

¼ Carbide End Mill (Router Kompatibel)

Brugte maskiner:

CNC Routing Machine

CAD Software-kompatibel computer

Carbon-fiber skærebåndsave

Power Sander

Valgfri:

3,5 kvadratmeter Carbon Fiber Prepreg (Harpiks allerede i stof)

1 / 8-1 / 4 Maskinnitter af forskellig længde

Motordrevne Fan Shop Vacuum.

Vandtæt spray maling

Afslutningsforseglingsmaling

Heavy Duty Langærmet T-Shirt

Trin 2: Måling

Brug dit måleinstrument og tag mål i henhold til

diagrammet ovenfor. Dette er afgørende for at skabe en komplet rustningspladeopsætning, som ikke kun passer til din torso proportionalt, men også giver et design æstetisk tiltalende for øjet.

Til forsiden måles knoglebenets længde, bredden af

torso i midten og bunden af ​​brystmuskel. Mål bredden af ​​den ønskede abdominal plating direkte under ribbenene og på bælteniveau.

Næste Mål højden på din torso og højden af ​​brystmusklen. Til sidst måle fra bunden af ​​ribbenene til bælteniveau.

Til bagsiden måles skulderbredden, bredden fra midten og bunden af ​​scapula. Mål desuden bredden af ​​ryggen på bæltelinien.

Med disse målinger skal du være i stand til at affektivt designe en CAD tegning til din plating.

Trin 3: CAD Creation Del 1

Opret en ny fil i din software i enhederne af den enhed, du brugte under måling. For vores projekt anvendte vi CAD software Rhino og inches. Ved at bruge de givne målinger (og derefter dividere dem i halvdelen for den ene side), skal du ende med et billede der ligner dette.

Trin 4: CAD Creation Del 2

Denne serie af linjer repræsenterer de forskellige kurver i din krop, som pladerne skal beskytte. For at opbygge rustningsplade, der er effektiv, er det vigtigt at huske de grundlæggende former i din krop, det vil sige mere af en oval form for dine brystplader og mere af et buet rektangel til dine abdomenplader. En af os tog en mere kantet form på pladerne, mens den anden havde rustningsplade, der flød med flere kurver og mindre vinkler. Her er de to separate resultater. Når du er tilfreds med dit færdige produkt, fjern bredbåndene, og du vil blive efterladt, vil en skitse som dem ovenfor. Så fortsæt med at spejle designet over midterlinjen, som giver dig et komplet sæt identiske plader til venstre og højre side af kroppen.

Tilføj derefter linjer til stablization på dit design. Her er de depiceret i rødt. Dette forbinder pladerne sammen og tillader dem ikke at blive ødelagt eller fjernet under processen med at dirigere det ud af kevlaren. I tillæg vil du efterlade dit tyndere indvendige stykke i næsten denne mode post-routing i modsætning til dine tykkere plader, som du vil skære ud og adskille fra hver otehr helt.

Det næste skridt er at gemme din fil som en STL og derefter efterprocessere den til G-Code-softwaren, der er forbundet med din CNC Router: vores bruger V-Carve. Efter at have overgået softwaren og valgt at skære passende værktøjsbaner, er du klar til at skære din del ud.

Trin 5: Compostites Layup Setup

Det første trin i sammensætningen er at skære arkene af Kevlar til brugbare rektangler. Du vil have, at rektanglerne svarer til størrelsen af ​​dine målinger, du tog fra din torso, men sørg for at tilføje noget plads til fejl ved skæring.

Til brystpladerne skar vi først 20 lag Kevlar, men det viste sig at være betydeligt tykkere, end vi havde håbet på. På den anden version af brystet pletterede vi 5 ark til både de indre og ydre plader.

Efter at skære arkene er det tid til at starte layup processen: Få en aluminiumplade, der passer til alle de komponenter, du har skåret ud, men passer også i ovnen. Sørg for, at hele overfladen af ​​pladen er ren, og efterlad derefter en plade på 1 tommer fri for opløsning, belæg hele pladen i et frigørelsesmiddel (Free Coat eller Wax). En god måde at sikre din grænse forbliver klar, er at bruge tape over det område, du gerne vil forblive ubelagt. Brug 3 lag af ikke-bindende opløsning for at sikre huller i dækningen.

Trin 6: Composites Layup Prep.

Nu er du klar til at lægge dine plader af Kevlar på aluminiumpladen. Sørg for at fjerne beskyttelsesfilmen fra hvert lag af Kevlar, det vil være på begge sider. En effektiv metode vi fandt var at bruge en kassefræser i en lille vinkel, men relativt parallelt med pladen, hvilket gør et lille snit på den beskyttende lappe, men beskadiger ikke Kevlar-arket.

Sørg for, at pladerne er anbragt på en sådan måde, at sugeplugterne har tilstrækkelig afstand fra midten af ​​hver plade. For en lille plade er der kun behov for ca. 2 eller 3 stik, med plader større end 6,5 m² med 5 eller derover. Fastgør hver stikkontakt til pladen med Teflon tape, men pas på at ikke forstyrre stiften på stikket.

Trin 7: Kompositter Layup Final Check

Efter at have lagt alle Kevlar-arkene oven på hinanden, skærer du et ark perforeret, varmebestandigt papir, der passer på arket, mens du fjerner grænsen, du tidligere har lavet med maskeringsbåndet. Skær huller ud i plastik, hvor propperne er i orden for at sikre en god forsegling. Sørg for, at hele den cirkulære overflade af stikkene er fri for enhver plastikbelægning. Når du er tilfreds med dækningen af ​​din plastikfilm, er det tid til at tilføje en slags væge oven på filmen. Ved hjælp af et tykt absorberende ark lavet af bomuld fungerer såvel som en glasfiberplade, der passer til pladens størrelse. Da Kevlar vi brugte havde et meget højt epoxyindhold, anbefales det at anvende bomuld. Sørg for at skære de samme huller i denne pude, som du gjorde i den perforerede plastikbeklædning. Det endelige lag af beklædning vil være en lufttæt varmebestandig plastbeklædning. Fjern maskeringsbåndet fra din pladekant og læg ned mastik for at sikre afdækningen på pladen.

Efter at være sikker på, at hver tommer af grænsen er dækket af mastik, er du klar til at sikre din dækning til den. Skær et stykke varmebestandig film, der dækker hele tallerkenen, og læg den på din plade. Sørg for, at tætningen mellem mastik og dæk og tætningen mellem mastik og plade er helt lufttæt. Ved hjælp af en slags udglatning værktøj vil hjælpe med at lægge dækket over mastic for at sikre en god forsegling. Skær meget små spalter i dækningen over indgangspunkterne på sugepropperne for at fastgøre sugekontaktenes ende på hundeenden. Fastgør stikkene. Når det er færdigt, skal det se sådan ud. Test din layup for at sikre, at den er lufttæt. Brug et vakuum, der er fastgjort til dine sugepropper, fjern al luft fra indersiden af ​​din layup.

Gennemgå det andet billede som layering guide

Trin 8: Tryk og tilbered dine tallerkener

Tilsæt et tryk til en af ​​propperne for at observere, hvor godt din layup forbliver lufttæt. Når du har slukket støvsugeren, hvis trykfaldet falder hurtigt, er der en lækage i din layup, og dette skal løses, før du lægger din opbevaring i ovnen. Hvis trykmængden ikke bevæger sig eller falder meget langsomt, har du en god forsegling, og du er klar til at lægge dig i ovnen.

Indstil den sammensatte ovn til sin forudindstilling for kompositter eller juster til en 450 graders kogeprogram. Dette kræver, at du foretager yderligere undersøgelser af, hvordan du indstiller temperaturen til dit bestemte sammensatte ovnmærke. Sørg for at få din vakuumforsegling til at finde sted i ovnen. Fjern din måler og udskift den med et andet varmebestandigt vakuumrør.

Fastgør enden af ​​hvert rør sikkert til den korropodende vakuumtuden på indersiden af ​​ovnen. Sørg for at dobbelttjekke hvert rørs forbindelse til stikkene på pladen selv.

Trin 9: Udskæring af dine plader

Efter din plade er blevet kogt og tilladt tilstrækkelig tid

at afkøles, typisk resten af ​​dagen du kogte den i, fjern den fra ovnen og sæt den på en stabil overflade. Mejsel eller pry den lette binding din tallerken har lavet med aluminium. Hvis du anvender tilstrækkelig ikke-bindende løsning, skal den komme ud med minimal indsats. Tag dine to firkantede plader af materiale til din router og sæt en til sengen. Vi udledte de tyndere indre plader først, fordi de ville være de lettere plader, der skulle gendannes, hvis der opstod en fejl. Hvilken rækkefølge du vælger at skære de to plader er dog helt op til dig. Indsæt din fil i routeren, og indstil dine XYZ-nuller til programmet og indlæs ¼ Carbide Burr. Til skæring foreslår vi kontinuerlig støvsugning og indstilling af spindelhastigheden til en for at undgå at ryge din butik og / eller smelte materialet. Når du er færdig, skal dine plader se noget som billedet nedenfor, men efter dit design.

Derefter skal du fjerne forsigtigt klodserne mellem dine plader forsigtigt med en bandsave. Hvis du har en Carbon Fiber topplade, så sørg for, at din Band Saw har et Carbide blad og forsikre dig om at dit vakuum er ventileret afkølet for at sikre, at du ikke steger motoren med carbon flager. Efter at pladerne alle er blevet adskilt, sander du derefter dine plader med en maskerslib og derefter forfiner kanten med sandpapir.

TIL THINNER INTERNE PLAD

Skær ned pladerne, så det efterligner en ribbe bur med alle pladerne stadig knyttet sammen i midten som denne.

Dette sikrer et konsistent placeringssystem til montering af dine plader

Du kunne stoppe her og have færdige plader. Resten af ​​denne instruktioner beskriver monteringen af ​​pladen på en skjorte og forfinningen af ​​pladerne udseende.

Trin 10: Prepping Plader

Når du har fjernet dine tallerkener med succes

andre på den større plade og har behandlet den tyndere som specificeret, forbered dig på at bore og male dine plader. Plads dine huller jævnt og kosmetisk tiltalende. Mål enten den nøjagtige afstand på hullepladsen på begge plader eller klem pladerne sikkert sammen og bor dem samtidig. Dette sikrer ensartet placering mellem begge plader. Sørg for at overholde de korrekte sikkerhedsforanstaltninger for boring gennem Kevlar.

Når alle huller er færdige, skal du bruge din foretrukne farve på sprøjtemaling på dine plader (vi brugte sort til at matche vores kulfiber) og anvende flere frakker på alle udsatte sider, indtil du er tilfreds. Påfør derefter et vejrforseglingsmiddel for at bevare farve og pladeintegritet.

Trin 11: Montering og rivning

Før du laver nogen skæring ind

din valgte skjorte, overlejre din indvendige plade på ydersiden af ​​din skjorte og brug et mærkeinstrument som en pen til at markere alle hulplaceringerne på dine plader på din skjorte med korrekt afstand. Hvis du vil have et kvalitetsprodukt, så er denne del meget vigtig. Derefter puk et lille hul på hvert mærket sted med en smule skarp spids genstand og læg indvendig plade på indersiden af ​​trøjen. Anbring en nitte i hvert hul med brystet opad og foder hver med det tilsvarende hul i trøjen. Linjen op på de ydre plader med bøjlerne stikker ud fra trøjen og bruger nittepistolen inde fra trøjen for at nitte de ydre plader til inderspladerne. Når alle dine plader er nittet sammen, er din rustning færdig. Sørg for, at der ikke findes skarpe kanter eller udragende stykker.

Under denne proces producerede vi også tilbage, skrå og underarmplader. Vi skærer formene lige ud af Kevlar-vævet og passerer CNC-routerens trin. Hvis du har tilbage plader som disse appellerer til dig også, skal du sørge for at følge de samme trin, men i stedet for at skære ud rektangler i Kevlar

Trin 12: Konklusion

Vi skabte dette projekt, sjovt til side, med det formål at beskytte let, mens mountainbiking. Vi finder ofte, når jeg cykler på single-track stier, at lavtliggende grene ofte ramte os på vores skulderblad og bryst, så vi skabte rustning med det formål at stoppe irritationen af ​​sådanne brusies under cykling. En af os tilføjede tilføjede strimler af kevlar på underarmen også med samme formål.

Vi har haft denne proces genuint og lært meget om de forskellige processer, der er involveret i produktionen af ​​sammensatte produkter, og var i stand til at gennemføre vores læring på vores succesfulde produkt.