Decidimos nuestro último año de preparatoria para hacer algo.

Diversión para nuestro primer semestre de proyecto de ingeniería. Los dos decidimos diseñar y construir placas de armadura de Kevlar adaptadas a nuestros cuerpos. A lo largo de 18 semanas, diseñamos, construimos y refinamos nuestras placas de blindaje utilizando varios procesos que incluyen compuestos de formación al vacío y enrutamiento CNC desde el diseño CAD a gran escala.

A lo largo de este Instructables, le mostraremos dos enfoques ligeramente diferentes para producir placas de blindaje corporal con resultados finales que difieran sobre las capas de números utilizadas.

ADVERTENCIA: este proceso requiere una gran cantidad de tejido Kevlar y acceso a varias máquinas y herramientas grandes y caras.

ESTO NO LO HARÁ SUPERMANO: este proceso no lo convertirá en una armadura a prueba de balas. Un término más apropiado es resistente a las balas. Se perforará más de un impacto directo a una placa y hay demasiados problemas de armadura para que el producto en general sea práctico. Por favor, no te disparen por nada: flechas, pistolas, Tasers, etc.

Suministros:

Paso 1: Recolección de materiales.

Que necesitarás:

Varias docenas de pies de Kevlar Prepreg (Resina ya en tela)

Cinta de medir o implemento

Pistola de remache y remaches

Tijeras compuestas de alta calidad

Silver Sharpie u otro marcador de alto contraste

Broca y ¼ Broca (s)

¼ Fresa de carburo (compatible con enrutador)

Máquinas utilizadas:

Máquina de enrutamiento CNC

Computadora compatible con software CAD

Sierra de cinta de corte de fibra de carbono

Lijadora eléctrica

Opcional:

3.5 pies cuadrados de fibra de carbono Prepreg (Resina ya en tela)

1 / 8-1 / 4 remaches de máquina de varias longitudes

Ventilador impulsado por motor de la tienda de vacío.

Pintura en aerosol resistente al agua

Pintura de espray de sellado de acabado

Camisa de manga larga resistente

Paso 2: Medición

Use su instrumento de medición y tome medidas de acuerdo

el diagrama de arriba Esto es crucial para crear una configuración completa de la placa de armadura que no solo se adapta proporcionalmente a su torso, sino que también produce un diseño estéticamente agradable a la vista.

Para el frente, medir la longitud del hueso del collar, el ancho de

El torso en la parte media e inferior del músculo pectoral. Mida el ancho de su placa abdominal deseada directamente debajo de las costillas y al nivel del cinturón.

Luego, mida la altura de su torso y la altura del músculo pectoral. Por último, mida desde la parte inferior de las costillas hasta el nivel de la banda.

Para la parte posterior mida el ancho del hombro, el ancho desde el centro y la parte inferior de la escápula. Además, mida el ancho de la espalda en la línea de la correa.

Con estas medidas, debería poder diseñar de manera afectiva un dibujo CAD para su enchapado.

Paso 3: Creación de CAD Parte 1

Cree un nuevo archivo en su software en las unidades de cualquier unidad que usó durante la medición. Para nuestro proyecto utilizamos el software CAD Rhino y pulgadas. Al usar las medidas dadas (y luego dividirlas por la mitad por un lado) debes terminar con una imagen similar a esta.

Paso 4: Creación de CAD Parte 2

Esta serie de líneas representa las diversas curvas de su cuerpo que las placas deben proteger. Para construir una placa de blindaje que sea efectiva, es importante recordar las formas básicas de su cuerpo, es decir, una forma más oval para sus placas pectorales y más un rectángulo curvo para las placas de su abdomen. Uno de nosotros tomó una forma más angular de las placas, mientras que el otro tenía placas de armadura que fluían con más curvas y menos ángulos. Aquí están los dos resultados separados. Una vez que esté satisfecho con el producto terminado, elimine las líneas de ancho y quedará un boceto como el de arriba. Luego proceda a reflejar el diseño a lo largo de la línea media, lo que le brinda un conjunto completo de placas idénticas para los lados izquierdo y derecho del cuerpo.

A continuación agregue líneas para la estabilización en su diseño. Aquí están representados en rojo. Esto conecta las placas entre sí y permite que no se arruinen o eliminen durante el proceso de enrutamiento fuera del kevlar. Además, dejará su pieza interior más delgada casi de esta manera después del enrutamiento, en contraste con las placas más gruesas que cortará y separará de cada una por completo.

El siguiente paso es guardar su archivo como STL y luego procesarlo en el software G-Code asociado a su CNC Router: el nuestro utiliza V-Carve. Después de realizar la transición del software y seleccionar las trayectorias de corte adecuadas, estará listo para cortar su parte.

Paso 5: Configuración de la composición de compostites

El primer paso de la estructura compuesta es cortar las hojas de Kevlar en rectángulos utilizables. Querrá que los rectángulos sean similares en tamaño a las medidas que tomó del frente de su torso, sin embargo, asegúrese de agregar algún espacio para el error al cortar.

Para las placas del cofre, primero cortamos 20 capas de Kevlar, sin embargo esto demostró ser significativamente más grueso de lo que hubiéramos esperado. En la segunda versión del cofre chapado, cortamos 5 hojas para las placas interna y externa.

Después de cortar las hojas, es hora de comenzar el proceso de colocación: obtenga una placa de aluminio que se ajuste a todos los componentes que ha recortado, pero también quepa en su horno. Asegúrese de que toda la superficie de la placa esté limpia y luego, dejando un borde de solución libre de 1 pulgada, cubra toda la placa con un agente de liberación (capa libre o cera). Una buena manera de asegurarse de que su borde se mantenga despejado es hacer una cinta sobre el área que le gustaría que permanezca sin recubrimiento. Use 3 capas de la solución no adherente para asegurar que no haya brechas en la cobertura.

Paso 6: Preparación de la composición de los compuestos.

Ahora está listo para poner sus hojas de Kevlar en la placa de aluminio. Asegúrate de quitar la película protectora de cada capa de Kevlar, estará en ambos lados. Un método eficiente que encontramos fue utilizar un cortador de cajas en un ángulo leve pero relativamente paralelo a la hoja, haciendo una pequeña incisión en la capa protectora pero sin dañar la hoja de Kevlar.

Asegúrese de que las placas estén espaciadas de manera que los tapones de succión estén a una distancia adecuada del centro de cada placa. Para una placa pequeña, solo se necesitarán unos 2 o 3 tapones, sin embargo, las placas con un tamaño mayor a 6,5 ​​pies cuadrados utilizan 5 o más. Asegure cada tapón a la placa con cinta de teflón, pero tenga cuidado de no interferir con el sello del tapón.

Paso 7: Composites Layup Final Check

Después de colocar todas las hojas de Kevlar una encima de la otra, corte una hoja de papel perforado resistente al calor que encaje en la hoja mientras limpia el borde que hizo anteriormente con la cinta de enmascarar. Corte los agujeros en el plástico donde se encuentran los tapones para asegurar un buen sellado. Asegúrese de que toda la superficie circular de los tapones esté libre de cualquier cubierta de plástico. Una vez que esté satisfecho con la cobertura de su película plástica, es hora de agregar algún tipo de mecha en la parte superior de la película. El uso de una lámina absorbente gruesa hecha de algodón funciona bien, así como una almohadilla de fibra de vidrio que se ajusta al tamaño de la plancha. Dado que el Kevlar que utilizamos tenía un contenido de epoxi muy alto, se recomienda el uso de algodón. Asegúrese de cortar los mismos orificios en esta almohadilla como lo hizo en la cubierta de plástico perforado. La capa final de cubierta será una cubierta de plástico resistente al calor y hermética al aire. Retire la cinta de enmascarar del borde de su placa y coloque masilla para asegurar la cubierta a la placa.

Después de asegurarse de que cada centímetro del borde esté cubierto por la masilla, estará listo para asegurar su cubierta. Recorte un trozo de la película resistente al calor que cubre la totalidad de su placa y colóquela en su placa. Asegúrese de que el sello entre la masilla y la cubierta y el sello entre la masilla y la placa sea completamente hermético. El uso de algún tipo de herramienta de alisado ayudará a colocar la cubierta sobre la masilla para garantizar un buen sellado. Corte ranuras muy leves en la cubierta sobre los puntos de entrada de los tapones de succión para asegurar el extremo macho de los tapones de succión al extremo hembra. Asegure los enchufes. Cuando haya terminado debería verse algo así. Pruebe su bandeja para asegurarse de que esté bien apretada, utilizando una aspiradora conectada a los tapones de succión para eliminar todo el aire del interior de su bandeja.

Repasa la segunda foto como guía de capas.

Paso 8: Presión y cocina tus platos

Agregue un medidor de presión a uno de los enchufes para observar qué tan bien se mantiene hermética su bandeja. Después de apagar el vacío, si el medidor de presión cae rápidamente, hay una fuga en su bandeja y esto debe solucionarse antes de colocar la bandeja en el horno. Si el medidor de presión no se mueve o cae muy lentamente, tiene un buen sello y está listo para poner su bandeja en el horno.

Ajuste el horno compuesto a su valor predeterminado para compuestos o ajuste para un ciclo de cocción de 450 grados. Esto requiere que realice una investigación adicional sobre cómo establecer la temperatura para su marca específica de horno compuesto. Asegúrese de que su sellado de vacío se realice adicionalmente dentro del horno. Retire su medidor y reemplácelo con otro tubo de vacío resistente al calor.

Fije el extremo de cada tubo de forma segura a la boquilla de vacío de corrección de corrosión en el interior del horno. Asegúrese de verificar dos veces la conexión de cada tubo a los enchufes de la placa.

Paso 9: Cortar sus placas

Después de que su plato haya sido cocinado y se le haya dado el tiempo adecuado.

para enfriar, generalmente el resto del día que lo cocinó, retírelo del horno y colóquelo en una superficie estable. Cincel o levante la ligera unión que ha hecho su plato con el aluminio. Si aplicó suficiente solución no adherente, debería desprenderse con el mínimo esfuerzo. Lleve sus dos placas cuadradas de material a su enrutador y fije una a la cama. Primero colocamos las placas internas más delgadas porque serían las placas más fáciles de rehacer si ocurriera un error. Sin embargo, el orden que elija para cortar las dos placas depende totalmente de usted. Cargue su archivo en el enrutador, configure los ceros XYZ para el programa y cargue la fresa de carburo de ¼. Para el corte, le sugerimos que continúe con la aspiración y ajuste la velocidad del husillo a uno para evitar fumar en su tienda y / o derretir el material. Una vez que haya terminado, sus placas deben verse como la imagen de abajo, pero siguiendo su diseño.

Luego, retire cuidadosamente los soportes de sujeción entre sus placas con una sierra de cinta. Si tiene una placa superior de fibra de carbono, asegúrese de que su sierra de cinta tenga una cuchilla de carburo y de que su aspiradora se enfríe con un ventilador para asegurarse de no freír el motor con escamas de carbono. Una vez que se hayan separado todas las placas, lije los bordes de las placas con una lijadora de máquina y luego afine el borde con papel de lija.

PARA LA PLACA INTERNA DEL DOLOR

Corte las placas para que imite una caja torácica con todas las placas aún unidas en el medio de esta manera.

Esto asegura un sistema de colocación consistente para el montaje de sus placas.

Podrías parar aquí y haber terminado los platos. El resto de este Instructable detalla el montaje de la placa en una camisa y el refinamiento de la apariencia de las placas.

Paso 10: Preparando Placas

Después de haber eliminado con éxito sus placas de cada

otro en la placa más grande y ha tratado con la más delgada según lo especificado, prepárese para perforar y pintar sus placas. Espacie sus agujeros de manera uniforme y estéticamente atractiva. Mida el espaciado exacto en la colocación del orificio en ambas placas o sujete las placas firmemente y taladrelas simultáneamente. Esto asegura una colocación uniforme entre ambas placas. Asegúrese de respetar los procedimientos de seguridad adecuados para la perforación a través de Kevlar.

Una vez que haya completado todos los orificios, a continuación, use su color preferido de pintura en aerosol en sus placas (utilizamos el negro para que coincida con nuestra fibra de carbono) y aplique varias capas en todos los lados expuestos hasta que esté satisfecho. Luego aplique un sellador de clima para preservar el color y la integridad de la placa.

Paso 11: Montaje y remachado

Antes de hacer cualquier corte en

su camisa elegida, cubra su placa interior en el exterior de su camisa y use un instrumento de marcado como un bolígrafo para marcar todas las ubicaciones de los agujeros en sus placas en su camisa con el espacio correcto. Si quieres un producto final de calidad, esta parte es muy importante. Luego, haga un pequeño agujero en cada punto marcado con algún objeto puntiagudo y coloque la placa interior en el interior de la camisa. Coloque un remache en cada orificio con el clavo hacia arriba y alineando cada uno con su orificio correspondiente en la camisa. Alinee las placas exteriores con los clavos que sobresalen de la camisa y use la pistola de remaches desde el interior de la camisa para remover las placas externas a las placas internas. Después de que todos tus platos se remachan juntos, tu armadura está terminada. Asegúrese de que no haya bordes afilados o piezas sobresalientes.

Durante este proceso también produjimos placas de respaldo, oblicuas y de antebrazo. Cortamos las formas directamente del tejido de Kevlar y pasamos los pasos del enrutador CNC. Si las placas traseras como estas también le atraen, asegúrese de seguir los mismos pasos pero en lugar de cortar rectángulos en Kevlar

Paso 12: Conclusión

Creamos este proyecto, aparte de la diversión, con el propósito de protegerlo de manera liviana mientras andamos en bicicleta de montaña. Con frecuencia, cuando ando en bicicleta por senderos de una sola pista, las ramas bajas a menudo nos golpean en el hombro y el pecho, así que creamos una armadura con la intención de detener la molestia de tales brusies mientras andamos en bicicleta. Uno de nosotros agregó adicionalmente tiras de kevlar en el antebrazo y con el mismo propósito.

Disfrutamos enormemente de este proceso y aprendimos mucho sobre los diversos procesos involucrados en la producción de productos compuestos y pudimos implementar nuestro aprendizaje en nuestro producto exitoso.