Explication détaillée du processus d'enroulement de la fibre de carbone

L'enroulement filamentaire est une technologie de fabrication qui utilise un fil continu de fibre de carbone pour envelopper et imprégner de résine un moule à noyau rotatif. En raison de sa grande efficacité et de ses caractéristiques de résistance, cette technique est largement utilisée dans la fabrication de composants composites cylindriques ou à symétrie de rotation.

1、 Vue d'ensemble du processus d'enroulement de la fibre de carbone

Le processus de moulage par enroulement forme une structure multicouche sur le noyau du moule en contrôlant la tension, l'angle et la teneur en résine du fil de fibre de carbone. Après durcissement, le moule à noyau peut être retiré ou conservé comme partie intégrante du composant, ce qui convient à la production de pipelines, de réservoirs sous pression et de composants d'arbres. Ce processus combine les avantages de l'automatisation et de l'optimisation des matériaux, et constitue un moyen important de conception légère

Caractéristiques du processus

• Haute efficacité: Convient à la production en série de composants symétriques rotatifs
• Optimisation de la résistance: L'angle d'enroulement de la fibre peut être ajusté en fonction des exigences de la force.
• Taux élevé d'utilisation des matériauxLe système de gestion des déchets : il réduit les déchets et les coûts.
• Haut degré d'automatisation: Contrôle précis grâce à l'équipement

2、 Processus d'enroulement de la fibre de carbone

Le processus comprend principalement les étapes suivantes :

1. Préparation du moule à noyau

Sélectionner ou fabriquer un moule à noyau approprié (généralement en métal ou en matériau soluble) et s'assurer que sa surface est lisse pour l'enroulement et le démoulage.

2. Enroulement de la fibre

Après avoir été imprégné dans un réservoir de résine, le fil de fibre de carbone est enroulé à un angle spécifique (généralement de 0° à 90°) sur le moule de l'âme. La machine à bobiner contrôle la trajectoire de la fibre et le nombre de couches en fonction du programme de conception.

3. Processus de maturation

Après l'enroulement, le moule à noyau est placé dans un four ou à température ambiante pour durcir, et la résine durcit pour former une structure stable. Le temps de durcissement dépend du type de résine et de l'épaisseur du composant.

4. Démoulage et usinage de précision

Après durcissement, retirer le noyau du moule (s'il s'agit d'un noyau soluble, le dissoudre), tailler, polir ou revêtir les composants pour qu'ils répondent aux exigences finales.

3、 Avantages et inconvénients du processus d'enroulement de la fibre de carbone

Avantages

1. Haute résistance: Angle d'enroulement optimisé pour d'excellentes performances de compression et de traction des composants
2. Une production efficace: L'équipement automatisé raccourcit le cycle de fabrication
3. Rapport coût-efficacité: Convient à la production de composants de grand diamètre et de grande longueur
4. Flexibilité de la conception: Direction des fibres réglable pour s'adapter à différentes charges

Inconvénients

1. Restriction de formeLes composants à symétrie de rotation : principalement applicables aux composants à symétrie de rotation...
2. Complexité des équipements: Le coût de conception des bobineuses et des moules à noyaux est relativement élevé.
3. Contrôle difficile de la résine: La distribution de la résine doit être ajustée avec précision pendant le processus d'enroulement.

4、 Domaines d'application du procédé de formage par enroulement de la fibre de carbone

Ce procédé est largement utilisé en raison de ses avantages uniques :

Récipients sous pressionLes réservoirs de stockage de gaz et les réservoirs de propergol...

Réseau de pipelinesLes pipelines : tels que les pipelines de produits chimiques et les pipelines de traitement de l'eau.

Équipements sportifs: comme les cannes à pêche et les clubs de golf...

Aérospatiale : comme les coques de missiles et les supports d'antennes de satellites.

5、 Tendances futures du développement

Avec le développement du contrôle intelligent et des nouveaux matériaux de résine, le processus de moulage par enroulement de la fibre de carbone atteindra une automatisation et une efficacité accrues. La combinaison de la technologie d'impression 3D pour fabriquer des moules à noyau complexes et le contrôle en temps réel de la tension des fibres amélioreront encore la qualité des composants et le champ d'application.

6、 Résumé

Le procédé de moulage par enroulement de la fibre de carbone est devenu la technologie de base pour la fabrication de composants composites à symétrie de rotation en raison de sa production efficace et de ses caractéristiques de haute résistance. Bien que sa forme ait une applicabilité limitée, ce procédé a montré un grand potentiel dans des domaines tels que les réservoirs sous pression, les pipelines et les équipements sportifs en optimisant les angles d'enroulement et l'équipement d'automatisation. Les progrès technologiques futurs lui permettront d'occuper une place importante dans des applications plus performantes.