Nous avons décidé notre dernière année de lycée de faire quelque chose

amusant pour notre projet d’ingénierie du premier semestre. Nous avons décidé de concevoir et de construire des plaques de blindage en kevlar adaptées à notre corps. Au cours de 18 semaines, nous avons conçu, construit et perfectionné nos plaques de blindage en utilisant plusieurs processus, notamment les composites de formage sous vide et le routage CNC à grande échelle à partir de la conception CAO.

Au cours de cet Instructables, nous allons vous montrer deux approches légèrement différentes pour la production de plaques de protection corporelle avec des résultats finaux différents en fonction du nombre de couches utilisées.

AVERTISSEMENT: Ce processus nécessite une grande quantité de tissage de Kevlar et l'accès à plusieurs outils et machines de grande taille et coûteux.

CELA NE VOUS FERA PAS SUPERMAN: Ce processus ne vous donnera pas une armure pare-balles. Un terme plus approprié est résistant aux balles. Plus d'un coup direct sur une plaque va traverser et il y a beaucoup trop de failles d'armure pour que le produit global soit pratique. S'il vous plaît, ne vous faites pas tirer dessus par quelque chose que ce soit: flèches, armes à feu, Tasers, etc.

Provisions:

Étape 1: Rassemblement des matériaux

Ce dont vous aurez besoin:

Plusieurs dizaines de pieds de Kevlar Prepreg (résine déjà en tissu)

Ruban à mesurer ou outil

Pistolet à rivets et rivets

Ciseaux composites de haute qualité

Sharpie argent ou autre marqueur à contraste élevé

Percer et ¼ foret (s)

Fraise en bout ¼ de carbure (compatible avec le routeur)

Machines utilisées:

Routage CNC

Logiciel compatible avec le logiciel de CAO

Scie à ruban en fibre de carbone

Ponceuse électrique

Optionnel:

3,5 pieds carrés de préimprégné de fibre de carbone (résine déjà en tissu)

1 / 8-1 / 4 Machine Rivets de différentes longueurs

Aspirateur de magasin à ventilateur motorisé.

Peinture de pulvérisation résistant à l'eau

Peinture de finition de pulvérisation de mastic

Chemise à manches longues robuste

Étape 2: Mesurer

Utilisez votre instrument de mesure et prenez les mesures selon

le schéma ci-dessus. Cela est essentiel pour créer une structure de plaque de blindage complète qui s'adapte non seulement de manière proportionnelle à votre torse, mais produit également un design agréable à regarder.

Pour le devant, mesurer la longueur de la clavicule, la largeur de

le torse au milieu et au bas du muscle pectoral. Mesurez la largeur de votre placage abdominal désiré directement sous les côtes et au niveau de la ceinture.

Suivant Mesurez la hauteur de votre torse et celle du muscle pectoral. Enfin, mesurez du bas des côtes jusqu'au niveau de la ceinture.

Pour le dos, mesurez la largeur des épaules, largeur à partir du milieu et du bas de l’omoplate. De plus, mesurez la largeur du dos sur la ligne de ceinture.

Avec ces mesures, vous devriez pouvoir concevoir de manière efficace un dessin CAO pour votre placage.

Étape 3: Création de la CAO, partie 1

Créez un nouveau fichier dans votre logiciel dans les unités de l’unité que vous avez utilisée lors de la mesure. Pour notre projet, nous avons utilisé le logiciel de CAO Rhino et inches. En utilisant les mesures données (puis en les divisant en deux pour un côté), vous devriez vous retrouver avec une image semblable à celle-ci.

Étape 4: Création de la CAO, partie 2

Cette série de lignes représente les différentes courbes de votre corps que les plaques doivent protéger. Afin de construire un blindage efficace, il est important de garder en mémoire les formes de base de votre corps, à savoir une forme plus ovale pour vos plaques pectorales et plus d'un rectangle incurvé pour vos plaques abdominales. L'un de nous a pris une forme plus anguleuse pour les plaques tandis que l'autre avait des plaques de blindage qui coulaient avec plus de courbes et moins d'angles. Voici les deux résultats distincts. Une fois que vous êtes satisfait de votre produit fini, supprimez les lignes de largeur et il ne vous restera plus qu'un croquis semblable à ceux ci-dessus. Suivez ensuite le motif sur la ligne médiane, ce qui vous donne un ensemble complet de plaques identiques pour les côtés gauche et droit du corps.

Ensuite, ajoutez des lignes pour stabiliser votre conception. Ici, ils sont représentés en rouge. Cela relie les plaques entre elles et leur permet de ne pas être ruinées ou enlevées pendant le processus d'acheminement hors du kevlar. De plus, vous laisserez votre pièce intérieure plus mince presque à cette mode après le routage, contrairement à vos plaques plus épaisses que vous découperez et séparerez entièrement de chaque mot.

La prochaine étape consiste à enregistrer votre fichier en tant que STL, puis à le post-traiter dans le logiciel G-Code associé à votre routeur CNC: le nôtre utilise V-Carve. Après la transition du logiciel et la sélection des parcours d’outil de coupe appropriés, vous êtes prêt à découper votre pièce.

Étape 5: Configuration du dépôt de compostage

La première étape de la stratification composite consiste à couper les feuilles de Kevlar en rectangles utilisables. Vous voudrez que les rectangles de taille similaire à vos mesures que vous avez prises de l’avant de votre torse, mais assurez-vous d’ajouter de la place pour les erreurs lors de la coupe.

Nous avons tout d’abord coupé 20 couches de kevlar dans les platines thoraciques, mais cette épaisseur s’est révélée nettement plus épaisse que nous l’aurions espéré. Sur la deuxième version du coffre plaqué, nous avons découpé 5 feuilles pour les plaques intérieure et extérieure.

Après avoir découpé les feuilles, il est temps de commencer le processus de préparation: procurez-vous une plaque en aluminium qui conviendra à tous les composants que vous avez découpés mais qui s’intégrera également dans votre four. Assurez-vous que toute la surface de la plaque est propre, puis, en laissant une marge de solution de 1 pouce, enduisez-la de toute la plaque avec un agent antiadhésif (Free Coat ou Wax). Un bon moyen de vous assurer que votre frontière reste dégagée consiste à utiliser du ruban adhésif sur la zone dans laquelle vous souhaitez rester non couché. Utilisez 3 couches de la solution non collante afin d’assurer une couverture parfaite.

Étape 6: Préparation des couches composites.

Vous êtes maintenant prêt à poser vos feuilles de kevlar sur la plaque d’aluminium. Assurez-vous de retirer le film protecteur de chaque couche de Kevlar, il sera des deux côtés. Une méthode efficace que nous avons trouvée consistait à utiliser un cutter à angle légèrement incliné, mais relativement parallèle à la feuille, pratiquant une légère incision sur la couche de protection sans endommager la feuille de kevlar.

Assurez-vous que les plaques sont espacées de manière à ce que les bouchons d’aspiration soient suffisamment éloignés du centre de chaque plaque. Pour une petite plaque, il ne faut qu'environ 2 ou 3 fiches. Toutefois, avec des plaques de plus de 6,5 pi², utilisez 5 ou plus. Fixez chaque fiche sur la plaque avec du ruban téflon, mais veillez à ne pas interférer avec l’étanchéité de la fiche.

Étape 7: Contrôle final des couches composites

Après avoir posé toutes les feuilles de kevlar les unes sur les autres, coupez une feuille de papier résistant à la chaleur et perforée qui tient dans la feuille tout en nettoyant la bordure que vous avez précédemment créée avec du ruban-cache. Découpez des trous dans le plastique où se trouvent les bouchons afin d’assurer une bonne étanchéité. Assurez-vous que toute la surface circulaire des bouchons ne présente aucune pellicule de plastique. Une fois que vous êtes satisfait de la couverture de votre film plastique, il est temps d’ajouter une sorte de mèche sur le film. L'utilisation d'une épaisse feuille absorbante en coton convient parfaitement, ainsi que d'un tampon en fibre de verre de la taille de la plaque. Étant donné que le Kevlar que nous avons utilisé avait une très forte teneur en époxy, il est fortement recommandé d'utiliser du coton. Assurez-vous de percer les mêmes trous dans ce coussinet que dans le revêtement en plastique perforé. La dernière couche de revêtement sera un revêtement plastique résistant à la chaleur et étanche à l'air. Retirez la bande adhésive de masquage du bord de votre plaque et étendez du mastic afin de fixer le revêtement sur la plaque.

Après vous être assuré que chaque pouce de la bordure est recouvert de mastic, vous êtes prêt à y fixer votre couverture. Découpez un morceau du film résistant à la chaleur qui recouvre l'intégralité de votre plaque et placez-le sur votre plaque. Assurez-vous que le joint d'étanchéité entre le mastic et le revêtement et le joint d'étanchéité entre le mastic et la plaque sont parfaitement étanches. L'utilisation d'un outil de lissage aidera à poser le revêtement sur le mastic afin d'assurer une bonne étanchéité. Coupez de très légères fentes dans la couverture au-dessus des points d’entrée des bouchons d’aspiration afin de fixer l’extrémité mâle des bouchons d’aspiration à l’extrémité femelle. Sécuriser les bouchons. Quand c'est fini, ça devrait ressembler à ça. Testez votre nappe pour vous assurer qu'elle est étanche à l'air. À l'aide d'un aspirateur fixé à vos bouchons d'aspiration, retirez tout l'air de l'intérieur de votre nappe.

Passez en revue la deuxième photo en tant que guide de superposition

Étape 8: Pression et cuisson de vos assiettes

Ajoutez un indicateur de pression à l’un des bouchons afin d’observer à quel point votre nappe reste étanche. Après avoir éteint le vide, si le manomètre chute rapidement, il y a une fuite dans votre nappe et cela doit être réparé avant de mettre votre nappe dans le four. Si la jauge de pression ne bouge pas ou si elle tombe très lentement, vous avez une bonne étanchéité et vous êtes prêt à placer votre nappe dans le four.

Réglez le four composite sur son préréglage pour les composites ou réglez pour un cycle de cuisson à 450 degrés. Pour ce faire, vous devez effectuer des recherches supplémentaires sur le réglage de la température pour la marque de votre four composite spécifique. Assurez-vous que votre scellement sous vide a lieu en plus à l'intérieur du four. Retirez votre jauge et remplacez-la par un autre tube d'aspiration résistant à la chaleur.

Fixez solidement l'extrémité de chaque tube à la buse d'aspiration corropodante à l'intérieur du four. Assurez-vous de vérifier deux fois la connexion de chaque tube avec les fiches de la plaque.

Étape 9: Découpez vos assiettes

Après que votre assiette ait été cuite et laissée suffisamment de temps

Pour le refroidir, en général le reste de la journée, retirez-le du four et installez-le sur une surface stable. Ciseler ou soulever la légère liaison que votre plaque a faite avec l'aluminium. Si vous avez appliqué suffisamment de solution non collante, elle devrait être éliminée avec un effort minimal. Prenez vos deux plaques carrées de matériel sur votre routeur et fixez-en une sur le lit. Nous avons d'abord acheminé les plaques internes les plus fines, car il serait plus facile de les refaire en cas d'erreur. L'ordre que vous choisissez de couper les deux plaques dépend entièrement de vous. Chargez votre fichier dans le routeur et réglez vos zéros XYZ pour le programme, puis chargez le ¼ de carbure. Pour la découpe, nous suggérons de passer l'aspirateur continu et de régler la vitesse de rotation de la broche à une vitesse afin d'éviter de fumer dans votre magasin et / ou de faire fondre le matériau. Une fois que vous avez terminé, vos assiettes devraient ressembler à l’image ci-dessous, mais suivre votre conception.

Ensuite, retirez soigneusement les mandrins de soutien entre vos plaques avec une scie à ruban. Si vous avez une plaque supérieure en fibre de carbone, assurez-vous que votre scie à ruban a une lame en carbure et assurez-vous que votre aspirateur est refroidi par ventilateur pour vous assurer de ne pas faire frire le moteur avec des flocons de carbone. Une fois que les plaques ont été séparées, poncez les bords de vos plaques avec une ponceuse à machine, puis affinez le bord avec du papier de verre.

POUR LA PLAQUE INTERNE THINNER

Coupez les assiettes de manière à ce qu’elles ressemblent à une cage thoracique avec toutes les assiettes encore attachées ensemble au centre, comme ceci.

Ceci assure un système de placement cohérent pour le montage de vos plaques

Vous pouvez vous arrêter ici et avoir des assiettes terminées. Le reste de cet Instructable détaille le montage de la plaque sur une chemise et le raffinement de son apparence.

Étape 10: Préparation des assiettes

Après avoir retiré avec succès vos plaques de chaque

d’autres sur la plus grande plaque et que vous avez traité le diluant comme spécifié, préparez-vous à percer et à peindre vos plaques. Espacez vos trous de manière uniforme et esthétique. Soit mesurer l’espacement exact entre les trous des plaques et serrer les plaques ensemble et les percer simultanément. Ceci assure un placement uniforme entre les deux plaques. Assurez-vous de respecter les procédures de sécurité appropriées pour percer du Kevlar.

Une fois tous les trous terminés, utilisez ensuite votre couleur préférée de peinture en aérosol sur vos plaques (nous avons utilisé du noir pour correspondre à notre fibre de carbone) et appliquez plusieurs couches sur tous les côtés exposés jusqu'à ce que vous soyez satisfait. Ensuite, appliquez un produit d'étanchéité pour préserver la couleur et l'intégrité de la plaque.

Étape 11: Montage et rivetage

Avant de couper

votre chemise choisie, superposez votre plaque intérieure à l'extérieur de votre chemise et utilisez un instrument de marquage tel qu'un stylo pour marquer tous les emplacements des trous de vos plaques sur votre chemise avec un espacement correct. Si vous voulez un produit final de qualité, cette partie est très importante. Ensuite, percez un petit trou à chaque point marqué avec un objet pointu et pointu et placez la plaque intérieure à l’intérieur de la chemise. Placez un rivet dans chaque trou avec le brad tourné vers le haut et en alignant chacun avec le trou correspondant dans la chemise. Alignez les plaques extérieures avec les attaches parisiennes qui dépassent de la chemise et utilisez le pistolet à riveter de l'intérieur de la chemise pour riveter les plaques extérieures aux plaques intérieures. Une fois que toutes vos plaques sont rivées, votre armure est terminée. Assurez-vous qu'il n'y a pas d'arêtes vives ou de pièces saillantes.

Au cours de ce processus, nous avons également fabriqué des plaques dorsales, obliques et avant-bras. Nous avons coupé les formes à partir de tissage de Kevlar et avons fait double emploi avec les étapes du routeur CNC. Si vous avez également besoin de telles plaques, assurez-vous de suivre les mêmes étapes, mais au lieu de découper des rectangles en Kevlar.

Étape 12: Conclusion

Nous avons créé ce projet, à part l’amusement, dans le but de vous protéger en vélo de montagne. Lorsque je pédale sur des pistes à une seule piste, nous constatons souvent que des branches basses nous frappent souvent aux omoplates et à la poitrine. Nous avons donc créé une armure dans le but de mettre fin à la gêne occasionnée lors de ces trajets. L'un de nous a également ajouté des bandes de kevlar sur l'avant-bras dans le même but.

Nous avons énormément apprécié ce processus et avons beaucoup appris sur les divers processus impliqués dans la production de produits composites et avons pu mettre en œuvre notre apprentissage sur notre produit performant.