1. Explicação pormenorizada do processo de formação de fibra de carbono sob vácuo

Conceito principal: Um processo de formação de material compósito que utiliza a pressão negativa de vácuo como a única ou principal força de pressão

Selar o material reforçado com fibra de carbono (tecido seco+resina, ou pré-impregnado) empilhado no molde com um saco de vácuo

A aspiração cria um ambiente abaixo da pressão atmosférica (normalmente ≥ -0,08 MPa), utilizando a pressão atmosférica (aproximadamente 0,1 MPa)

Compacte e coloque uniformemente a camada, enquanto combina o aquecimento (forno, manta ou temperatura ambiente) para fazer a resina fluir, infiltrar-se nas fibras e curar

2. Caraterísticas do processo de formação de vácuo

O investimento em equipamento (bomba de vácuo, forno) é muito inferior ao das latas de prensagem a quente

O custo dos moldes (frequentemente moldes de madeira, moldes compostos) é significativamente inferior ao dos moldes metálicos de alta pressão e alta precisão utilizados para latas de prensagem a quente

Fonte única de pressão: depende apenas da pressão atmosférica (cerca de 0,1 MPa) como pressão de compactação, com pressão limitada

Pressão relativamente uniforme: A pressão atmosférica actua no saco de vácuo a partir de todas as direcções, proporcionando um efeito de compactação mais uniforme (melhor do que a moldagem por contacto)

Excelente capacidade de exaustão: O vácuo contínuo remove eficazmente o ar, a humidade e as substâncias voláteis, reduzindo a porosidade (não tão eficaz como as latas de prensagem a quente)

3. Processo de formação a vácuo de fibra de carbono

Preparação do material - Colocação - Selagem - Desmoldagem e pós-tratamento

4. Vantagens e desvantagens do processo de formação de fibra de carbono sob vácuo

vantagem

Equipamento simples e requisitos de local reduzidos: as bombas de vácuo e os fornos (ou mantas quentes) podem satisfazer a maior parte das necessidades

Excelente adaptabilidade a formas complexas: adaptabilidade extremamente forte a superfícies curvas, ranhuras e estruturas de grandes dimensões

Boa qualidade da superfície (superfície do molde): A superfície do molde pode atingir um elevado grau de suavidade

Redução eficaz da porosidade: exaustão contínua do vácuo, significativamente melhor do que a moldagem por contacto em molde aberto

Relativamente fácil de operar e aprender: o limiar técnico é inferior ao do tanque de prensagem a quente

Desvantagens

As propriedades mecânicas são limitadas: a pressão máxima de compactação é de apenas 0,1 MPa, o que resulta num baixo teor volumétrico de fibras (50-55%), numa elevada porosidade (1-3%+) e em propriedades mecânicas significativamente inferiores (especialmente a resistência entre camadas e a resistência à compressão) em comparação com os produtos de prensagem a quente

Desafio de controlo do fluxo de resina (método húmido): propenso a infiltrações irregulares (resina pobre/rica), fluxo de resina e outros problemas que afectam o desempenho e a consistência do aspeto

Limitações de temperatura e tempo de cura: limitadas pelo tamanho do forno, potência ou sistema de resina

Fiabilidade do sistema de sacos de vácuo: Existe sempre o risco de falha de vedação, o que pode resultar em refugo do lote

Eficiência de produção relativamente baixa: a colocação de camadas (especialmente métodos húmidos), o tempo de embalagem e o tempo de cura podem ser mais longos

Diferença de qualidade nas duas faces: A superfície do saco de vácuo (superfície antiaderente) é normalmente mais áspera e requer um processamento adicional

Tratamento de matérias voláteis (método húmido): Algumas resinas (como as de poliéster/éster vinílico) podem produzir odores irritantes ou pequenas quantidades de COV durante o processo de cura

5. Campos de aplicação do processo de formação a vácuo de fibra de carbono; Tendências de desenvolvimento futuro

Domínio de aplicação

Automóveis: revestimentos de carroçaria (capô, spoiler), peças interiores, componentes estruturais não estruturais, peças de protótipos de automóveis

Navios e oceanos: casco, componentes do convés, tampas de escotilhas, deflectores, caiaques, remos

Produção de energia eólica: pás de turbinas eólicas de pequena e média dimensão, coberturas de nacelle, carenagens

Desporto e lazer: quadro de bicicleta (nível básico/médio), capacete, prancha de surf, prancha de snowboard, cana de pesca, barco a remos (alguns componentes que não suportam a carga principal)

Equipamento industrial: coberturas de proteção de máquinas, painéis, suportes, tubagens, revestimentos de reservatórios, dispositivos e gabaritos

Arquitetura e arte: Painéis decorativos arquitectónicos, esculturas, modelos, exposições

Eletrónica de consumo: corpo de drone (qualidade de consumidor), caixa de áudio, caixa de dispositivo eletrónico topo de gama

Aeroespacial (componentes secundários de suporte de carga/interior): carenagens, painéis interiores, condutas, suportes secundários

Tendências de desenvolvimento futuro

Otimização de pré-impregnados: Desenvolver pré-impregnados de alto desempenho, baixa viscosidade e alta fluidez (VO Vacuum Only) especificamente optimizados para processos de sacos de vácuo

Eficiência e automatização

Aplicação de assentamento automático: explorar a aplicação de máquinas de corte automático e de equipamento de assentamento simples na enformação por vácuo, especialmente adequado para componentes planos ou de curvatura simples

Sistema de resina de cura rápida: Reduzir o ciclo de cura e melhorar a eficiência da produção

Equipamento modular/integrado: Desenvolvimento de sistemas integrados de aquecimento a vácuo compactos e fáceis de utilizar

A infusão de fibras secas substitui o método húmido: melhora a uniformidade da infiltração e reduz as emissões de COV (embora, em termos estritos, esta seja uma variante do RTM, é frequentemente combinada com o vácuo)

Expansão da aplicação: Substituindo continuamente os materiais tradicionais e os processos mais dispendiosos nos domínios da personalização de pequenos lotes e das estruturas de suporte de carga não principais em grande escala

Resumo

A sua essência reside na utilização da pressão atmosférica (cerca de 0,1 MPa) para compactar e colocar uniformemente as camadas através de um sistema de pressão negativa de vácuo, combinado com aquecimento (forno/manta quente/temperatura ambiente) para completar a cura da resina e a infiltração das fibras