Carbon Fiber Composites Processing Guide
Carbon Fiber Composites: Veraarbechtung Guide
D'Veraarbechtung vu Kuelestofffaser (CF) Kompositen ass e komplizéiert Geschäft, well déi meescht Ingenieuren denken ze produzéieren oder ze designen kommen aus engem Hannergrond vum Design vun metalleschen Deeler.et gouf schwaarz Aluminium genannt, a säin Design a Fabrikatioun goufen als schwaarz Konscht beschriwwen.Wat ass et, wierklech?
Den Zweck vun dësem Designguide ass allgemeng Informatioun a Spezifikatioune iwwer Kuelestofffaserkompositmaterialien an e puer Richtlinnen fir liicht héich performant Produkter mat Kuelestofffaserkompositen ze designen.
Firwat Carbon Fiber
Kuelestofffaserkompositen hunn aussergewéinlech mechanesch Eegeschaften am Verglach mat homogene Metaller a Plastik.D'Material ass staark, steif a liicht.Dës Komposite sinn d'Material vun der Wiel fir Uwendungen wou liicht a super Leeschtung wichteg ass, sou wéi Komponente fir Raumschëffer, Kämpferfliger a Rennautoen.
Wat ass Carbon Fiber Composites
Kompositmaterialien ginn gemaach andeems d'Verstäerkung (Faser) mat der Matrix (Harz) kombinéiert gëtt, an dës Kombinatioun vun der Faser an der Matrix bitt Charakteristiken déi méi héich wéi entweder vun de Materialien eleng sinn.An engem Kompositmaterial dréit d'Faser eng Majoritéit vun der Belaaschtung an ass den Haaptbäitrag an de Materialeigenschaften.Den Harz hëlleft d'Belaaschtung tëscht de Faseren ze transferéieren, verhënnert datt d'Faseren sech knacken, a bindt d'Materialien zesummen.
Wéi vill kascht et?
Historesch waren Kuelestofffaserkomposite ganz deier, wat seng Notzung op nëmme speziell Uwendungen limitéiert huet.Wéi och ëmmer, an de leschte siwwenzéng Joer, wéi de Konsum eropgaang ass an d'Automatisatioun an de Fabrikatiounsprozesser eropgaang ass, ass de Präis vu Kuelestofffaserkompositen erofgaang.De kombinéierten Effekt huet d'Gesamtkäschte vun High-End Aluminiumprodukter erof bruecht.Haut si Kuelestofffaserkomposite wirtschaftlech liewensfäeg a villen Uwendungen wéi Sportsartikelen, Leeschtungsbooter, Performance Gefierer, an héich performant industriell Maschinnen.
Uwendungen
Composite Materialien sinn extrem villsäiteger.Den Ingenieur kann aus enger grousser Villfalt vu Faseren a Harze wielen fir déi gewënschte Materialeigenschaften ze kréien.Och d'Materialdicke an d'Faserorientéierunge kënne fir all Applikatioun optimiséiert ginn.
D'Virdeeler vu Kuelestofffaserkomposite sinn:
1.Héich spezifesch Steifheit (Steiffness gedeelt duerch Dicht)
2.High spezifesch Kraaft (Kraaft gedeelt duerch Dicht)
3.Extrem niddereg Koeffizient vun der thermescher Expansioun (CTE)
4.Röntgentransparent (wéinst sengem nidderegen Molekulargewicht)
A wéi enge Uwendunge gi Kuelestofffaserkomposite benotzt?
Déi eenzegaarteg Positionéierung vun de Kuelestofffaserkompositen mat héijer spezifescher Kraaft, Steifheit a gerénger CTE bitt hinnen eng eenzegaarteg Plaz a ville Applikatiounsberäicher wéi an der Tabell hei ënnendrënner:
Typesch Uwendungen fir Kuelestofffaserkompositen
Design Informatiounen
Carbon Fiber Composites ginn als "Designermaterial" ugesinn, well d'Deeler kënne personaliséiert ginn fir Stäerkt an oder Steifheit an de Richtungen a Plazen ze hunn déi néideg sinn.Dëst gëtt erreecht andeems d'Materialien strategesch placéieren an d'Faserrichtung orientéieren fir am Beschten un den Ufuerderungen ze passen.Och den Design an d'Fabrikatiounsflexibilitéit, déi Kuelestofffaserkomposite ubidden, bitt Méiglechkeeten fir den Design ze optimiséieren, sou wéi d'Konsolidéierung an d'Integratioun vu villen Features in-situ, fir de Gesamtdeelpräis weider ze reduzéieren.
Tooling
Schimmel gi benotzt fir d'Form vun de Kompositdeeler ze definéieren.De Komposit Deel wäert all Formen a Feature vun de Schimmel ophuelen;dofir ass d'Qualitéit vum Deel staark vun der Qualitéit vum Schimmel beaflosst.D'Schimmel kënnen entweder männlech oder weiblech sinn.Déi weiblech Schimmel sinn am meeschte verbreet a si produzéieren en Deel mat enger glatter baussenzeger Uewerfläch, während eng männlech Schimmel eng glat bannenzeg Uewerfläch produzéiert.E passende Schimmel (männlech a weiblech) ass erfuerderlech wann den Deel mat enger Press konsolidéiert gëtt.
Zwee-Deel Tooling, allgemeng als "Clamshell" genannt
D'Schimmel kënnen aus Kompositmaterialien, Metallgefëllte Epoxy oder aus Aluminium oder Stahl gemaach ginn.D'Art vu Schimmel a benotzte Materialien hänkt vun der Aart vum Deel an der Produktiounsquantitéit of.
Fabrikatioun Prozess
Fortgeschratt Kuelestofffaserproduktioun gëtt normalerweis mat der pre-impregnéierter Kuelestofffaser mat Thermosetharzen duerchgefouert.Déi zwee Schlësselmethoden déi benotzt gi sinn:
1. Hand layup
D'Handlayup vu vir-impregnéierten Ënnermaterialien ass nach ëmmer e groussen Deel vun der Kompositfabrikatiounsindustrie, erfuerdert d'Fäegkeeten an d'Erfahrung vun enger mënschlecher Aarbechtskräfte fir flaach Plies a komplexe Formen ze bilden.Et ass fäeg héich Leeschtung a komplex Deeler ze produzéieren awer kann en deieren an héich variabelen Prozess sinn.
2. Automated Fiber Placement (AFP)
Déi Haaptsaache fir ze berücksichtegen sinn d'Breet vun der Faser déi Dir benotzt an de Radius vun der Verdichtungsroller.
