أبوظبي: عبد الرحمن سعيد
كشف فريق بحثي من جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا في أبوظبي، عن آلية جديدة تُسهم في تحقيق نتائج دقيقة في التنبؤ بالاختلالات الشكلية أثناء عمليات تصنيع أجزاء الطائرات المكونة من مواد مركبة، بنسبة خطأ أقل من 5%.
وضم الفريق البحثي كلاًّ من باحثة الدكتوراه مريم أحمد الظاهري، والدكتور قمران خان، الأستاذ المشارك في هندسة الطيران والدكتور ريحان عمر، الأستاذ المشارك في هندسة الطيران، وويسلي كانتويل، مدير مركز البحث والابتكار المتقدم وعميد مشارك في البحوث، وجميعهم من جامعة خليفة، إلى جانب فرانك فان ليمت من شركة ستراتا للتصنيع، وقد قدّمت مبادلة لصناعة الطيران الدعم المالي لهذا المشروع.
وطور الباحثون نموذجاً ثلاثي الأبعاد للجزء المصنوع من المواد المركبة والمصمم بشكل طبقي ليحاكي عمليات المعالجة والتفاعلات بين أداة التصنيع والجزء المراد تصنيعه، وتوصّل الفريق البحثي إلى أنه يمكن استخدام الألمنيوم في صنع هياكل الطائرات دون حدوث عيوب شكلية خلال عمليات التصنيع، كما توصلوا إلى أهمية الدور الذي يلعبه التصميم الهندسي الطبقي في الحد من الاختلالات الشكلية في عمليات المعالجة النهائية للهياكل، مقارنة بالتصاميم الأخرى.
وأوضح الفريق البحثي أن المواد المركبة تتكون من عناصر متنوعة لتحقيق خصائص هيكلية معينة، وتعتبر مواد (مصفوفة البوليمر) مثالًا على المواد المركبة المستخدمة في تطبيقات الطيران، وتُسهم في تعزيز أداء الطائرات وفي نفس الوقت تحدّ من ثقل الأوزان؛ حيث تتميز بقوتها ومتانتها وفاعليتها وكثافتها القليلة، وهو ما يجعلها الخيار الأفضل.
من جهتها، قالت مريم الظاهري: «شهدت السنوات الأخيرة زيادة ملحوظة في استخدام مواد مصفوفة البوليمر المركبة في قطاع صناعة الطيران، نظراً للمعدل الفارق ما بين وزنها ومدى فاعليتها ومقاومتها للصدأ وقدرتها الفائقة على التحمل، وقد استُخدمت في البداية في صناعة الهياكل الثانوية، والآن يتم استخدامها في صناعة أكثر من نصف طائرات (إيرباص 350)، وفي صناعة قبب الرادار في طائرات (بوينغ بي 787)».
وأضافت أنه على الرغم من فعالية مواد مصفوفة البوليمر المركبة، فإنها لا تخلو من وجود بعض العيوب، منها احتمالية حدوث خلل أثناء عمليات التصنيع بسبب عملية التصنيع نفسها، حيث يمثل الخلل في شكل بعض الأجزاء خلال عمليات التصنيع المتعلق بصناعة الطيران أمراً في غاية الأهمية؛ لأن ذلك قد يؤدي إلى إيجاد العديد من الصعوبات في مرحلة تجميع الهياكل.
وتابعت أنه تتم معالجة هياكل المواد المركبة المستخدمة في صناعة أجزاء الطائرات في جهاز متخصص تحت درجات حرارة وضغط مرتفعين، ويتطلب ذلك دورة كيميائية حرارية معقدة لمعالجة مصفوفة البوليمر حتى تصبح في حالة صلبة، ونحصل على الخصائص الميكانيكية المطلوبة.
وبيّنت أنه قد تحدث اختلالات في شكل هياكل الطائرات بعد إخراجها من الآلات التي تصنعها نتيجة برودها، وهو ما ينتج عنه حدوث عيوب جزئية في الشكل الهندسي تشكل تحدياً بالنسبة للتقنيين المتخصصين بأجزاء الطائرات، وتستدعي بذل جهد كبير لإعادتها لوضعها الطبيعي.
وأوضحت أنه يمكن الحد من الاختلالات الشكلية في هياكل الطائرات الناتجة خلال عمليات التصنيع عبر وضع معايير محددة تُسهم في منع حدوث الاختلالات، تتمثل في الهياكل المصنوعة من المواد المركبة، وهو ما ركز عليه بحثنا.
وتعتبر المواد المركبة في الطائرات هياكل خفيفة الوزن وفعالة في نفس الوقت، إلا أنها عرضة للتلف، ويعدّ إصلاحها أمراً صعباً، الأمر الذي دفع فريق جامعة خليفة للبحث في هذا المجال للكشف عن الحلول، حيث استعانوا بأداة للمحاكاة قادرة على التنبؤ بحدوث العيوب الشكلية في هياكل الطائرات خلال عمليات التصنيع بدرجة دقة عالية.
ويُذكر أنه للتحقق من صحة نتائج المحاكاة في هذا المشروع البحثي لا بد من إجراء المزيد من الدراسات والتجارب في هذا المجال؛ حيث يعتبر ذلك أداة مهمة لفهم الآثار المترتبة على العديد من المعايير المتعلقة بالعيوب الشكلية الناجمة عن عمليات التصنيع، وأداة تُسهم في تحسين جودة التصاميم وعمليات الإنتاج لأجزاء الطائرات المصنوعة من المواد المركبة.
