Ihr Leitfaden für Verbundwissenschaften und -technologie

Wussten Sie, dass die ersten Verbundwerkstoffe vor 4.000 Jahren aus Schlamm und Stroh hergestellt wurden? Heutzutage verwenden Hersteller jedes Jahr 65.000 bis 85.000 Tonnen Kohlefaserverbundwerkstoffe.

Angesichts der exponentiellen Zunahme des verwendeten Verbundmaterials ist es wichtig, auf dem Laufenden zu bleiben. Lesen Sie diesen Artikel weiter, um mehr über die Wissenschaft und Technologie von Verbundwerkstoffen zu erfahren.

Die Bedeutung von Verbundwerkstoffen

Verbundmaterialien bieten dem Herstellungsprozess einen einzigartigen Vorteil. Carbon-Verbundwerkstoffe bieten starke, langlebige und leichte Produkte, die den Designspezifikationen entsprechen.

Carbonfaserverstärkte Polymere (CFK) haben den Engineering-Prozess revolutioniert. Dank CFK wiegen bestimmte Automobil- und Luftfahrtkomponenten jetzt weniger. Dies führt zu geringeren Federungsanforderungen, kleineren Rädern, Reifen und Motoren.

Korrosionsbeständige Kohlefaserkomponenten senken die Kosten und rationalisieren den Herstellungsprozess. Sie bieten auch eine längere Lebensdauer.

Verbundene Wissenschaft und Technologie

Es ist wichtig, die Wissenschaft und Technologie zu verstehen, die zur Herstellung dieser Verbundwerkstoffe verwendet werden. Daher umfasst der Prozess mehrere Schritte.

Das Prepreg

Prepregs enthalten verstärkte Verbundmaterialien wie Kohlefasern, die mit aktiviertem Harz vorimprägniert sind. Diese Harze enthalten also Härter. Die Herstellung von Verbundteilen beinhaltet oft das Schichten von Prepregs in eine Form.

Aushärtung im Autoklaven

Die Verbundharzform wird dann in einen Autoklaven gegeben. Dann auf die „Aushärtungstemperatur“ erhitzt, wodurch das Harz reagiert und aushärtet.

Aushärtung außerhalb des Autoklaven

Einige Teile, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, sind für einen Autoklaven zu groß. Daher bieten Aushärtungsverfahren außerhalb des Autoklaven alternative Lösungen.

Die Herstellung hohlraumfreier Verbundteile umfasst zwei kritische Faktoren. Der Prozess muss die Luftevakuierung gewährleisten und die Qualität aufrechterhalten.

Prepregs außerhalb des Autoklaven enthalten zwei äußere Oberflächen, die mit Harzfilmen geschichtet sind. Das mit dem Harz teilweise imprägnierte Zentrum bildet ein trockenes Faserinneres. Diese Prepreg-Struktur verringert den Lufteinschluss zwischen gestapelten Prepregs bei Raumtemperatur. Aushärtung

Bei Raumtemperatur sollten optimale Harze außerhalb des Autoklaven:

• Haben eine geringere Reaktivität, um einen kalten Fluss zu vermeiden
• Bewahren Sie die porösen Bereiche auf, damit die Luft bei erhöhten Temperaturen evakuiert werden kann
• Schnelle Abnahme der Viskosität, um die Imprägnierung poröser Bereiche vor dem Gelieren zu ermöglichen

Um interne Hohlräume zu verringern, ist es wichtig, den Harzfluss und die Gelierzeit auszugleichen. Das bedeutet, während des gesamten Aushärtungsprozesses die richtige Temperatur aufrechtzuerhalten.

Blasenformung

Nach dem Auftragen des Verbundmaterials auf eine Blase wird es in eine Matrize eingelegt. Die Form wird dann geschlossen und erhitzt, um das Teil auszuhärten.

Während des Aushärtens drückt Luftdruck das Laminat gegen die äußere Kavität. Dadurch wird es im Inneren der Form konsolidiert, wodurch eine starke, leichte, hohle Struktur entsteht.

Gussformen

Gießen ist ein effizientes Verfahren zur Herstellung mehrerer identischer Komponenten. Gleichzeitig ermöglicht diese Methode Modifikationen, ohne die Produktion zu beeinträchtigen.

Nach dem Erstellen der Gussform(en) werden diese mit dem Verbundmaterial gefüllt. Das Material härtet aus und die Form wird dann entfernt und wiederverwendet. Dies führt zu geringeren Werkzeug- und Herstellungskosten.

Formpressen

Das Formpressen beinhaltet das Einbringen des Prepregs in den weiblichen Formhohlraum. Anschließend mit der Patrize verpresst.

Die Formen beginnen mit dem Vorheizen auf bestimmte Härtungstemperaturen, wodurch die Härtungszykluszeiten verkürzt werden. Dadurch sind Aushärtezeiten von 3 bis 25 Minuten möglich.

Kosteneffiziente Fertigungslösungen

Fortschrittliche Technologien ermöglichen eine effiziente Produktion hochwertiger Komponenten, die Ihren Anforderungen entsprechen. Dieser Artikel gab einen Überblick über den neuesten Stand der Verbundwissenschaft und -technologie.

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