Nella progettazione e produzione di droni che utilizzano compositi in fibra di carbonioL'elasticità strutturale e la distribuzione della rigidità sono spesso ottenute regolando gli angoli di stratificazione e il numero di strati di materiale. I compositi in fibra di carbonio sono tra i materiali di rinforzo più comunemente utilizzati nei droni e sono tipicamente prodotti con tre processi di stampaggio.

Processo di stampaggio di sacchi a vuoto

Rispetto allo stampaggio in autoclave, il processo di stampaggio con sacco a vuoto è più semplice, richiede un investimento iniziale inferiore ed è moderatamente facile da utilizzare. Tuttavia, fornisce una pressione inferiore, che lo rende adatto solo a componenti compositi con requisiti di qualità meno severi, come le strutture sandwich a nido d'ape e i laminati di spessore fino a 1,5 mm. Grazie al suo vantaggio in termini di costi, questo metodo è ampiamente utilizzato nella produzione di droni a bassa velocità, soddisfacendo le esigenze di produzione della maggior parte dei componenti per droni piccoli e a bassa velocità.

In pratica, lo stampaggio in sacchi a vuoto prevede processi come il prepreg layup o il wet layup. La stratificazione a umido è soggetta a incoerenze indotte dall'uomo, come l'applicazione non uniforme della resina, in particolare nelle strutture a sandwich. Un'errata direzione della spazzolatura può inoltre causare la distorsione delle fibre, compromettendo la stabilità del componente fabbricato. L'uso della stratificazione preimpregnata riduce efficacemente questi problemi, migliorando la stabilità del componente.

Processo di stampaggio in autoclave

Lo stampaggio in autoclave è un processo di stampaggio di compositi ad alte prestazioni. Per i droni che richiedono un'alta velocità, i componenti in composito e le strutture portanti primarie sono spesso prodotti con questo metodo. I componenti compositi in fibra di carbonio stampati in autoclave presentano una qualità interna superiore, un contenuto di resina uniforme e proprietà meccaniche eccellenti.

Tuttavia, lo stampaggio in autoclave presenta degli svantaggi. Richiede standard di attrezzature elevati, che comportano investimenti iniziali e costi di lavorazione significativi, rendendolo meno economico. Per i progetti a budget limitato, spesso si preferiscono tecniche di stampaggio a bassa temperatura e bassa pressione. Inoltre, durante lo stampaggio in autoclave, il flusso di resina, il trasferimento di calore, la reticolazione chimica e la formazione di vuoti interagiscono, aumentando la complessità del controllo del processo. Gli errori possono causare difetti come l'inedia di resina o un'elevata porosità.

Per garantire la qualità dei componenti dei droni, la simulazione della cinetica, del flusso di resina e del trasferimento di calore durante lo stampaggio in autoclave consente un controllo preciso delle curve di pressione e temperatura sulla base dei dati del modello.

Processo di stampaggio a compressione

Lo stampaggio a compressione è adatto alla produzione di componenti compositi a sandwich di schiuma. Combina i vantaggi dello stampaggio in autoclave e in sacchi a vuoto, offrendo un'elevata efficienza produttiva, una notevole pressione di stampaggio, un investimento moderato in attrezzature e un buon rapporto costo-efficacia. Le superfici di controllo dei droni con strutture a sandwich di schiuma sono tipicamente prodotte con questo metodo. Nella produzione di ali di droni in fibra di carbonio, lo stampaggio a compressione garantisce la qualità della superficie dell'ala e la precisione del profilo, migliorando la qualità complessiva della produzione del drone.

Conclusione

L'applicazione di materiali compositi in fibra di carbonio è una tendenza chiave nella produzione di droni, in grado di soddisfare efficacemente i requisiti di autonomia, durata del volo, altitudine, costo e furtività. L'ottimizzazione della progettazione strutturale e dei processi di produzione dei droni in fibra di carbonio è fondamentale. La prima si basa sugli sforzi dei progettisti di droni, mentre la seconda richiede una continua innovazione nello sviluppo e nell'applicazione dei compositi in fibra di carbonio.

Processi di stampaggio per droni con compositi in fibra di carbonio

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