Optimization of Hot press process parameters in manufacturing Hybrid laminates with integrated functionalities

Calvin Charles

Master's thesis

Abstract:

Cílem tohoto výzkumu je prozkoumat začlenění hotových drátů ze slitiny s tvarovou pamětí (SMA) do hybridních laminátů z kovových a vlákny vyztužených plastových vrstev. Cílem je vytvořit materiály, které kombinují integritu, lehké vlastnosti a adaptivní funkce. Hybridní laminát je navržen tak, aby využíval vlastnosti plastů vyrobených s vláknovou výztuží kombinací jejich pevností. Začleněním hotových drátů SMA se snažíme zavést efekty tvarové paměti, které umožňují řízené deformace a adaptivní reakce laminátu při vystavení teplotním změnám. Studie zahrnuje vytvoření a vyhodnocení hybridního laminátu s ohledem na tepelné vlastnosti a vlastnosti tvarové paměti složek. Tento proces zahrnuje výběr drátů SMA a optimalizaci jejich rozmístění ve struktuře laminátu. Kromě toho zkoumáme, jak aktivace SMA ovlivňuje výkon a adaptivní chování tohoto hybridního materiálu. Tento inovativní hybridní laminát má potenciál pro aplikace v leteckých komponentech, automobilových dílech a dalších strukturách, které vyžadují konstrukci spolu se zlepšenými vlastnostmi a adaptivními funkcemi. Integrace drátů s tvarovou pamětí (SMA) otevírá perspektivy pro vývoj struktur, které se mohou samy opravovat, součástí, které mohou měnit tvar, a materiálů, které mají schopnost přizpůsobit se v čase změnám ve svém okolí.

Abstract:

This research aims to explore the incorporation of finished Shape Memory Alloy (SMA) wires, into hybrid laminates made of metallic and fiber reinforced plastic layers. The goal is to create materials that combine integrity, lightweight properties and adaptive functionalities. A hybrid laminate is designed to take advantage of the characteristics of plastics made with fiber reinforcement by combining their strengths. By incorporating finished SMA wires we aim to introduce shape memory effects that allow controlled deformations and adaptive responses in the laminate when exposed to temperature changes. The study involves creating and evaluating the hybrid laminate considering the thermal and shape memory characteristics of the constituent resources. This process includes selecting SMA wires and optimizing their distribution within the laminate structure. Additionally, we examine how activating SMA affects the performance and adaptive behaviour of this hybrid material. This innovative hybrid laminate holds potential for applications in aerospace components, automotive parts and other structures that require design along, with improved properties and adaptive functionalities. Shape Memory Alloy (SMA) wire integration opens up prospects, for developing structures that can repair themselves components that can change shape and materials that possess the ability to adapt in time to changes, in their surroundings.

Keywords

Kompozity, GFRP, slitina s tvarovou pamětí, slitina SMA a NiTi

Keywords

Composites, GFRP, Shape Memory Alloy, SMA- NiTi Alloy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2024
• Supervisor: Akash Nag
• Reader: Jiří Hajnyš

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Master programme:
Strojírenská technologie