Los materiales compuestos de fibra de carbono deben procesarse mediante procesos de moldeo desde el preimpregnado hasta las piezas finales. Con el desarrollo de la tecnología de fibra de carbono, el proceso de moldeo de materiales compuestos de fibra de carbono también mejora constantemente. Sin embargo, los diversos procesos de moldeo de materiales compuestos de fibra de carbono no existen de manera que se actualicen y eliminen. A menudo, coexisten múltiples procesos para lograr los mejores efectos en diferentes condiciones y circunstancias. A continuación, se enumeran los 12 procesos de moldeo de compuestos de fibra de carbono más utilizados en esta etapa. Veamos cuáles conoce.
Proceso de moldeo por pulverización
Pertenece a un tipo de moldeo a baja presión en el proceso de laminado manual. Después de mezclar la fibra corta y la resina con una pistola rociadora, se rocía aire comprimido sobre el molde. Después de alcanzar el espesor predeterminado, se prensa manualmente con un rodillo de goma y luego se cura. Un proceso de moldeo semimecanizado creado para mejorar el moldeo por laminado manual tiene un cierto grado de mejora en la eficiencia del trabajo, pero aún no puede cumplir con la producción en masa. Se utiliza para fabricar capas de transición para carrocerías de automóviles, cascos, bañeras y tanques de almacenamiento.
Moldeo por bobinado
La cinta de fibra continua o de tela impregnada con cola de resina se enrolla sobre el molde central según un patrón determinado y luego se cura y se desmolda para convertirse en un producto compuesto. El moldeo por bobinado de fibra de carbono puede aprovechar al máximo su alta resistencia específica, su alto módulo específico y su baja densidad. La estructura del producto es simple y se puede utilizar para fabricar cilindros, esferas y algunos cuerpos de rotación de curvatura positiva o productos cilíndricos de fibra de carbono.
Moldeo líquido
El proceso de sintetizar monómeros líquidos en polímeros de alto peso molecular y luego curar los polímeros en materiales compuestos se modifica para que se complete directamente en el molde al mismo tiempo, lo que no solo reduce el consumo de energía en el proceso, sino que también acorta el ciclo de moldeo (solo toma alrededor de 2 minutos completar un producto). Sin embargo, la aplicación de este proceso debe basarse en el transporte y la medición precisos por tuberías, así como en el control automático de la temperatura y la presión. Pertenece a la intersección de los materiales poliméricos y la ciencia y la tecnología modernas de alta tecnología, y su aplicación actual no es muy amplia.
El moldeo líquido incluye principalmente: proceso de moldeo RTM, moldeo RFI y moldeo VARI.
La principal ventaja del proceso de moldeo por infiltración de película de resina (RFI) es que el molde es más simple que el molde del proceso RTM, la resina fluye a lo largo de la dirección del espesor, es más fácil infiltrar la fibra, no hay preimpregnado y el costo es menor. Sin embargo, la precisión dimensional y la calidad de la superficie del producto resultante no son tan buenas como las del proceso RTM, el contenido de huecos es mayor y la eficiencia es ligeramente menor. Es adecuado para la producción de piezas grandes planas o curvas simples.
Las ventajas del proceso de moldeo asistido por vacío (VARI) son la alta utilización de materia prima, un menor acabado y procesamiento de las piezas, la ausencia de necesidad de preimpregnación, el bajo coste y la idoneidad para la producción de grandes piezas estructurales de paneles de pared a temperatura ambiente o a baja temperatura. Sin embargo, las desventajas son similares a las del proceso de moldeo RFI.
Moldeo por transferencia de resina (RTM)
La tecnología de moldeo por transferencia de resina (RTM: Resin Transfer Molding) es un método de fabricación de materiales compuestos de bajo costo, que originalmente se utilizaba principalmente para piezas estructurales secundarias de soporte de carga de aeronaves, como puertas y tapas de inspección. En 1996, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. realizó una investigación sobre la tecnología de fabricación RTM de bajo costo para componentes principales de soporte de carga de alta resistencia. La tecnología RTM tiene las ventajas de alta eficiencia, bajo costo, buena calidad de las piezas, alta precisión dimensional y poco impacto ambiental. Se puede utilizar para el moldeo de piezas compuestas grandes, complejas y de alta resistencia. Se ha convertido en una de las direcciones de investigación más activas en el campo del procesamiento de materiales aeroespaciales en los últimos años.
Moldeo por compresión
Coloque el preimpregnado de fibra de carbono entre los moldes superior e inferior, cierre el molde y colóquelo en la mesa de moldeo hidráulica. Después de un cierto período de alta temperatura y alta presión para solidificar la resina, retire el producto de fibra de carbono. Esta tecnología de moldeo tiene las ventajas de alta eficiencia, buena calidad del producto, alta precisión dimensional y poco impacto ambiental. Es adecuada para el moldeo por lotes de piezas compuestas de alta resistencia. Sin embargo, la fabricación inicial del molde es compleja, la inversión es alta y el tamaño de la pieza está limitado por el tamaño de la prensa.
Moldeo por inyección
Se trata de una nueva tecnología. El equipo Bole CIML integra el proceso tradicional de "método de varios pasos" en un "método de un solo paso", que acorta en gran medida el flujo del proceso y conserva mejor la longitud de la fibra, logrando el propósito de ahorro de energía y producción eficiente. Al superar una serie de problemas técnicos clave como la optimización de fórmulas, el sistema de mezcla, el sistema de control inteligente y la optimización de los parámetros del proceso de moldeo en la fabricación de materiales, equipos y materiales, cumple plenamente con los requisitos de aligeramiento de automóviles en cuanto a resistencia del producto, costo, eficiencia, etc., y puede considerarse una herramienta de equipo a medida para el aligeramiento de automóviles.
Método de moldeo por laminación manual: moldeo por capa húmeda
Aplique agente desmoldante y gel coat sobre la superficie de trabajo del molde, coloque el preimpregnado de fibra de carbono cortado sobre la superficie de trabajo del molde, cepille o rocíe el pegamento del sistema de resina y, después de alcanzar el espesor requerido, moldee, cure y desmolde. Hoy en día, con la tecnología de preparación altamente desarrollada, el proceso de laminado manual todavía se usa ampliamente en muchos campos, como contenedores petroquímicos, tanques de almacenamiento y carcasas de automóviles debido a sus ventajas de proceso simple, baja inversión y amplia aplicación. Sus desventajas son textura suelta, baja densidad, baja resistencia del producto y depende principalmente del trabajo manual, calidad inestable y baja eficiencia de producción.
Autoclave de vacío
Coloque las piezas en bruto de material compuesto hechas apilando preimpregnados de una sola capa en una dirección predeterminada en el autoclave y complete el proceso de curado a una temperatura y presión determinadas. El autoclave es un recipiente a presión especial que puede soportar y regular un rango determinado de temperatura y presión. Las piezas en bruto se colocan sobre la superficie del molde con un agente desmoldante y luego se cubren con una tela antiadherente porosa (película), fieltro adhesivo y fieltro transpirable a su vez, y se sellan en una bolsa de vacío, y luego se colocan en el autoclave. Antes de calentar y curar, la bolsa se vacía primero para eliminar el aire y los volátiles, y luego se calienta, se presuriza y se cura de acuerdo con el sistema de curado de diferentes resinas. La formulación e implementación del sistema de curado son la clave para garantizar la calidad de las piezas moldeadas en autoclave.
Suzhou Norn Composite Materials utilizó el proceso de moldeo en autoclave al personalizar cajas de transporte militar para una empresa militar. Los productos de cajas de transporte militar producidos tienen una apariencia suave y una estructura estable, y finalmente pasaron la revisión de aceptación del ejército. El proceso de moldeo en autoclave al vacío tiene muchas ventajas. No solo puede solidificar laminados de diferentes espesores y fabricar piezas con superficies curvas complejas, sino que también tiene propiedades mecánicas muy confiables. Sin embargo, el moldeo en autoclave al vacío correspondiente también tiene algunas desventajas, como el tamaño de las piezas está limitado por el tamaño del autoclave y el consumo de energía es alto, lo que resulta en costos operativos relativamente altos.
Introducción al vacío
Abreviado como VIP, se colocan materiales compuestos de fibra de carbono "secos" en el molde, luego se colocan bolsas de vacío y se extrae el vacío en el sistema para formar una presión negativa en la cavidad del molde. La presión generada por el vacío se utiliza para presionar la resina insaturada en la capa de fibra a través de la tubería preinstalada, de modo que la resina pueda infiltrarse en el material de refuerzo y finalmente llenar todo el molde. Una vez curado el producto, se retira el material de la bolsa de vacío para obtener el producto deseado del molde.
En un entorno de vacío, la resina impregna la fibra de carbono y se generan muy pocas burbujas en el producto. El producto tiene mayor resistencia y peso más ligero, y la calidad del producto es relativamente estable. Además, se reduce la pérdida de resina. Solo se puede utilizar un lado del molde para obtener un producto con superficies lisas y planas en ambos lados, y se puede controlar mejor el espesor del producto. Generalmente se utiliza en timones y escudos de radar en la industria náutica, palas y cubiertas de motor en energía eólica y varios techos, parabrisas y compartimentos en la industria automotriz.
Calentamiento por inducción 3iTech
Un nuevo proceso de calentamiento por inducción que integra sensores en el molde puede procesar fibra de carbono a temperaturas de 20 grados -400 grados y calentar la superficie del molde mediante el uso de sensores integrados dentro del molde a través de la conducción de calor. Esta es una tecnología complementaria lanzada por la empresa emergente RocTool en el sistema Cage. La inducción electromagnética puede calentar rápidamente el molde y puede controlar bien la temperatura local. Su ventaja es que reduce significativamente el tiempo de ciclo y los costos de los componentes. Sin embargo, esta tecnología no es adecuada para componentes grandes en la actualidad, y la producción relacionada debe ser lo suficientemente grande.
Moldeo por laminación
Colocar los preimpregnados apilados capa por capa entre los moldes planos superior e inferior para presurizarlos y calentarlos para su curado. Este proceso puede heredar directamente los métodos y equipos de producción de madera contrachapada, y mejorarlos y perfeccionarlos de acuerdo con las propiedades reológicas de la resina. El proceso de moldeo por laminación se utiliza principalmente para producir materiales compuestos de diversas especificaciones y diferentes usos. Tiene las características de alta mecanización y automatización, calidad de producto estable, etc., pero la inversión única en equipos es grande.
Moldeo por pultrusión
Bajo la acción de la tracción, se forman y curan estopas, correas o telas de fibra de carbono continuas impregnadas con cola de resina a través de una matriz de extrusión para producir continuamente perfiles de longitud ilimitada. El moldeo por pultrusión es un proceso especial en el proceso de moldeo de compuestos. Su ventaja es que el proceso de producción se puede automatizar por completo y la eficiencia de producción es alta.
La fracción de masa de fibra en productos pultruidos puede ser tan alta como 80%. La impregnación se lleva a cabo bajo tensión, lo que puede dar pleno juego al papel de los materiales de refuerzo. El producto tiene alta resistencia. La resistencia longitudinal y transversal del producto terminado se puede ajustar arbitrariamente, lo que puede cumplir con los diferentes requisitos de propiedades mecánicas del producto. Este proceso es adecuado para producir perfiles de varias formas de sección transversal, como tubos de sección transversal en forma de I, en ángulo, ranurados, de forma especial y perfiles de sección transversal combinados compuestos por las formas de sección transversal anteriores.
Desde su creación, Suzhou Noen Composite Materials se ha centrado en el campo de la fibra de carbono. No solo está equipada con equipos completos de producción de núcleos de fibra de carbono, como máquinas de moldeo por prensado en caliente de fibra de carbono, hornos de curado en autoclave, etc., sino que también ha establecido un laboratorio dedicado a analizar y desarrollar materiales funcionales innovadores. En la industria de la fibra de carbono, siempre se ha adherido al principio de "el cliente es lo primero" y ha proporcionado a los clientes más productos de fibra de carbono de alta calidad.