Stampaggio di alta qualità e bassa porosità

Il processo in autoclave utilizza un'alta pressione (tipicamente 0,5-1,0 MPa) e un'alta temperatura (120-200°C) per garantire un'impregnazione completa della resina nelle fibre, riducendo la porosità al di sotto di 1-2% (superiore ai 3-5% dell'RTM). Questo migliora significativamente le proprietà meccaniche, raggiungendo resistenze alla trazione superiori a 2,5 GPa e moduli fino a 200 GPa.

Adattabilità a geometrie complesse

Utilizzando sacchi e stampi sottovuoto, il processo in autoclave consente di stampare con precisione superfici curve complesse e componenti intricati (ad esempio, parti aerospaziali), con una precisione dimensionale di ±0,1 mm e una rugosità superficiale Ra<1,6 μm, soddisfacendo i requisiti di alta precisione.

Coerenza e ripetibilità

I parametri di processo (pressione, temperatura, tempo di polimerizzazione) possono essere controllati con precisione, garantendo un'elevata uniformità da lotto a lotto con variazioni delle proprietà meccaniche tipicamente <5%. Rispetto alla laminazione manuale (con una fluttuazione delle prestazioni di 10-15%), le autoclavi sono più adatte alla produzione su larga scala.

Legame interfacciale superiore  

L'ambiente ad alta pressione migliora il legame interfacciale fibra-resina, raggiungendo resistenze al taglio interfacciale di 60-80 MPa, significativamente più elevate rispetto ai metodi a pressione ambiente (ad esempio, infusione sotto vuoto a 40-50 MPa), migliorando le prestazioni di taglio interlaminare.

Versatilità

Compatibile con diversi sistemi preimpregnati (epossidici, bismaleimidici, ecc.), consente la produzione di componenti strutturali ad alte prestazioni, ampiamente utilizzati nel settore aerospaziale (ad esempio, fusoliera del Boeing 787, fibra di carbonio 50%) e automobilistico (ad esempio, telaio della BMW i3).

Limitazioni: Costi elevati delle apparecchiature (nell'ordine di milioni di dollari), elevato consumo energetico (50-100 kWh per ciclo) e lunghi tempi di ciclo (2-6 ore). Tuttavia, i suoi vantaggi complessivi sono significativi nelle applicazioni ad alte prestazioni.

Cassa di stampaggio in fibra di toner personalizzata

1.1 Principio del processo

Il prepreg in fibra di carbonio viene steso su uno stampo secondo la sequenza di stratificazione richiesta, sigillato in un sacco a vuoto e posto in un'autoclave. In condizioni di vuoto, l'autoclave subisce processi quali riscaldamento, pressurizzazione, mantenimento, raffreddamento e depressurizzazione. Fornendo contemporaneamente una temperatura uniforme e una pressione uniformemente distribuita all'interno dell'autoclave, si ottiene la polimerizzazione, consentendo la formazione di strutture superficiali e interne di alta qualità, forme complesse e componenti compositi in fibra di carbonio di grande superficie.

1.2 Sviluppo del processo

Il processo in autoclave è stato sviluppato per la produzione di materiali compositi di seconda generazione negli anni '40 e ha iniziato a diffondersi negli anni '60. Da allora è stato ampiamente applicato in settori ad alta tecnologia come quello aerospaziale, elettronico, militare, dei trasporti, delle attrezzature sportive e delle nuove energie. Da allora è stato ampiamente applicato in settori ad alta tecnologia come quello aerospaziale, dei materiali compositi, dell'elettronica, militare, dei trasporti, delle attrezzature sportive e delle nuove energie. Svolge un ruolo significativo, in particolare nella produzione di componenti di tipo skin, ed è diventato un processo maturo. I prodotti compositi realizzati con il processo in autoclave rappresentano oltre 50% della produzione totale di compositi e più di 80% nel settore aerospaziale. Attualmente, essendo uno dei metodi principali per lo stampaggio di componenti compositi in fibra di carbonio, il processo in autoclave è ampiamente adottato da molte aziende. produttori di parti in composito di fibra di carbonio.

1.3 Apparecchiature di processo

1.3.1 Autoclave

L'autoclave è un'apparecchiatura di processo specializzata progettata per le caratteristiche di stampaggio dei materiali compositi a base di polimeri. È il metodo principale per la produzione di componenti in composito termoindurente rinforzato con fibre continue, adatto per strutture composite avanzate, strutture a nido d'ape e strutture in metallo o composito incollate. Offre vantaggi quali l'elevata precisione nel controllo della temperatura e della pressione, la struttura sicura e affidabile, la buona stabilità del sistema, il basso consumo energetico e la facilità di funzionamento e manutenzione. L'autoclave può essere modularizzata e serializzata per soddisfare le esigenze di diversi settori, processi e specifiche.

1.3.2 Componenti dell'apparecchiatura

Come sistema progettato per la polimerizzazione di compositi in fibra di carbonio, l'autoclave consente il controllo online sequenziale e in tempo reale di parametri di processo quali temperatura, pressione, vuoto, raffreddamento e circolazione. L'apparecchiatura è composta dai seguenti componenti:

1. Struttura generale: Comprende il corpo del serbatoio, il meccanismo della porta del serbatoio, il motore ad alta temperatura e lo strato isolante del condotto dell'aria, formando un serbatoio resistente alle alte pressioni e alle alte temperature.

2. Dispositivo di interblocco di sicurezza: Include interblocco automatico della pressione, interblocco manuale e sistema di allarme ad altissima pressione.

3. Dispositivo di apertura rapida della porta: Presenta un design dello sportello ad apertura rapida manuale-elettrica a doppia modalità, che consente la normale apertura e chiusura dello sportello del serbatoio durante le interruzioni di corrente.

4. Dispositivo di tenuta: La porta del serbatoio utilizza una guarnizione gonfiabile in silicone, in grado di resistere ad alte pressioni.

5. Sistema di pressione: È costituito da un compressore, un serbatoio di stoccaggio dell'aria, una valvola di controllo della pressione, tubazioni, un trasmettitore di pressione e un manometro, che formano un sistema di erogazione e controllo della pressione. La pressione interna può raggiungere 1,5-2,5 MPa con un errore non superiore a 0,05 MPa, dotato di un dispositivo di sicurezza antideflagrante.

6. Sistema di riscaldamento: Comprende tubi di riscaldamento elettrico in acciaio inox, ventilatore ad alta temperatura, piastre di conduzione dell'aria, strato isolante e sistema di controllo della temperatura, con una potenza di riscaldamento che soddisfa i requisiti di temperatura massima e velocità di riscaldamento della camera.

7. Sistema di circolazione della temperatura: Include una ventola di circolazione, piastre di guida dell'aria e un coperchio di guida del flusso per accelerare la conduzione e la circolazione del calore, formando un campo di temperatura uniforme.

8. Sistema del vuoto: Comprende una pompa per vuoto, tubazioni, vuotometro e valvola per vuoto, che fornisce condizioni di vuoto per preforme composite incapsulate, con connettori multipli per tubi per vuoto per soddisfare i requisiti del processo di stampaggio.

9. Sistema di controllo automatico: Utilizza un sistema di controllo PLC per ottenere un controllo di alta precisione e la registrazione in tempo reale dei parametri di processo come pressione, temperatura e raffreddamento durante l'intero processo.

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