Les 12 processus de formage de fibre de carbone les plus complets de l’histoire
Les matériaux composites en fibre de carbone doivent être traités à l’aide d’un processus de moulage, du préimprégné à la pièce finale. Avec le développement de la technologie de la fibre de carbone, le processus de moulage des matériaux composites en fibre de carbone s’améliore également constamment. Cependant, il n’existe pas de divers procédés de moulage de matériaux composites en fibre de carbone pour mettre à jour et éliminer, et souvent une variété de processus coexistent pour obtenir les meilleurs résultats dans différentes conditions et circonstances. bon effet. Ce qui suit est une liste des 12 procédés de moulage de composites en fibre de carbone les plus couramment utilisés à ce stade, et voyez lesquels vous connaissez.
Processus de moulage par injection
Il appartient à un type de moulage à basse pression dans le processus de stratification à la main. Après avoir mélangé la fibre hachée et la résine avec un pistolet pulvérisateur, de l’air comprimé est pulvérisé sur le moule, et après avoir atteint une épaisseur prédéterminée, il est pressé manuellement avec un rouleau en caoutchouc, puis durci et formé. Un processus de moulage semi-mécanisé créé pour améliorer le moulage à la main présente un certain degré d’amélioration de l’efficacité du travail, mais il ne peut toujours pas répondre à la production de masse. Il est utilisé pour fabriquer des couches de transition pour les carrosseries d’automobiles, les coques de navires, les baignoires et les réservoirs de stockage.
Sinueux
Le processus d’enroulement de fibres continues ou de rubans en tissu imprégnés de colle résine sur un moule à noyau selon une certaine règle, puis de durcissement et de démoulage en produits composites. Le moulage par enroulement en fibre de carbone peut donner tout son jeu à ses caractéristiques de résistance spécifique élevée, de module spécifique élevé et de faible densité.
Moulage liquide
Synthétisez des monomères liquides en polymères de haut poids moléculaire, puis passez du processus de réaction de durcissement des polymères à des matériaux composites à compléter directement dans le moule en une seule fois, ce qui réduit non seulement la consommation d’énergie dans le processus, mais raccourcit également le cycle de moulage (seulement Il faut environ 2 minutes pour terminer un produit). Cependant, l’application de ce processus doit être basée sur un transport et un comptage précis des pipelines, ainsi que sur un contrôle automatique de la température et de la pression.
Le moulage liquide comprend principalement : processus de moulage RTM, moulage RFI, moulage VARI.
Les principaux avantages du processus de moulage par infiltration de film de résine (RFI) sont que le moule est plus simple que le moule de processus RTM, la résine s’écoule dans le sens de l’épaisseur, il est plus facile d’infiltrer les fibres, il n’y a pas de préimprégné et le coût est inférieur. Cependant, la précision dimensionnelle et la qualité de surface des produits obtenus ne sont pas aussi bonnes que celles du processus RTM, la teneur en vide est plus élevée et l’efficacité est légèrement inférieure, ce qui convient à la production de pièces avec de grands plans ou de simples surfaces incurvées.
Les avantages du processus de formage assisté par vide (VARI) sont un taux d’utilisation élevé des matières premières, moins de rognage et de traitement, pas besoin de préimprégnés et un faible coût. Il convient à la production de pièces structurelles de panneaux à grande échelle à température ambiante ou à basse température. Mais les inconvénients sont similaires au processus de moulage RFI.
Moulage par transfert de résine (RTM)
La technologie RTM (Resin Transfer Molding) est une méthode de fabrication à faible coût de matériaux composites, à l’origine principalement utilisée pour les pièces structurelles secondaires porteuses d’avions, telles que les portes et les trappes d’inspection. En 1996, l’US Defense Advance Research Agency a mené des recherches sur la technologie de fabrication RTM à faible coût de composants de roulements principaux à haute résistance. La technologie RTM présente les avantages d’un rendement élevé, d’un faible coût, d’une bonne qualité des pièces, d’une précision dimensionnelle élevée et d’un faible impact sur l’environnement. Il peut être appliqué au moulage de pièces composites de grand volume, de structure complexe et de haute résistance. L’une des directions de recherche les plus actives dans le domaine du traitement des matériaux.
Moulage par compression
Le préimprégné en fibre de carbone est placé entre les moules supérieur et inférieur, et le moule est placé sur la table d’hydroformage. Après une certaine période de température élevée et de haute pression pour solidifier la résine, le produit en fibre de carbone est retiré. Cette technologie de moulage présente les avantages d’un rendement élevé, d’une bonne qualité de produit, d’une précision dimensionnelle élevée et d’un impact environnemental moindre, et convient au moulage de pièces composites de masse et à haute résistance. Cependant, au début, la fabrication du moule est complexe, l’investissement est élevé et la taille des pièces est limitée par la taille de la presse.
Moulage par injection
Il s’agit d’un nouveau type de technologie. L’équipement Bole CIML intègre le processus traditionnel de « méthode en plusieurs étapes » dans la « méthode en une étape », ce qui raccourcit considérablement le flux de processus et conserve mieux la longueur de la fibre pour atteindre l’objectif d’une production économe en énergie et à haut rendement. En surmontant une série de problèmes techniques clés tels que l’optimisation des formules, le système de compoundage, le système de contrôle intelligent et l’optimisation des paramètres du processus de moulage dans les matériaux, les équipements et la fabrication, il répond pleinement aux exigences de l’allègement des véhicules en termes de résistance du produit, de coût et d’efficacité. Une arme taillée sur mesure pour la légèreté des automobiles.
Pose à la main - Méthode de superposition humide
Appliquez l’agent de démoulage et le gel coat sur la surface de travail du moule, posez le préimprégné de fibre de carbone coupé sur la surface de travail du moule, brossez ou vaporisez la colle du système de résine, et après avoir atteint l’épaisseur requise, formez, solidifiez et démoulez. Aujourd’hui, alors que la technologie de préparation est très développée, le processus de stratification à la main est encore largement utilisé dans de nombreux domaines tels que les conteneurs pétrochimiques, les réservoirs de stockage, les coques d’automobiles, etc. en raison des avantages d’un processus simple, d’un faible investissement et d’une large application. L’inconvénient est que la texture est lâche, la densité est faible, la résistance du produit n’est pas élevée et cela dépend principalement de la main-d’œuvre, la qualité est instable et l’efficacité de la production est très faible.
Autoclave sous vide
L’ébauche de matériau composite formée par la pose d’une seule couche de matériau préimprégné dans une direction prédéterminée est placée dans un autoclave et le processus de durcissement est terminé sous une certaine température et pression. Un autoclave est un récipient sous pression spécial qui peut résister et réguler une certaine plage de température et de pression. L’ébauche est posée sur la surface du moule avec un agent de démoulage, puis recouverte d’un tissu de démoulage poreux (film), d’un feutre absorbant et d’un feutre d’air en séquence, scellée dans un sac sous vide, puis placée dans un autoclave. Avant de chauffer et de durcir, aspirez le sac pour éliminer l’air et les substances volatiles, puis chauffez, pressurisez et durcissez selon le système de durcissement des différentes résines. La formulation et la mise en œuvre du système de durcissement sont la clé pour garantir la qualité des pièces autoclavées.
Suzhou Noen Composites a utilisé le procédé de moulage en autoclave lors de la personnalisation d’une boîte de transport militaire pour une entreprise militaire. La boîte de transport militaire fabriquée a une apparence lisse et une structure stable, et a finalement passé l’audit d’acceptation de l’armée. Le vide Procédé de formage en autoclave présente de nombreux avantages. Non seulement les stratifiés de différentes épaisseurs et les pièces avec des surfaces incurvées complexes peuvent être durcis, mais les propriétés mécaniques sont également très fiables. Cependant, le formage sous vide correspondant à l’autoclave présente également certains inconvénients. Par exemple, la taille des pièces est affectée par le pressage à chaud. Les contraintes de taille de la cuve et la forte consommation d’énergie entraînent des coûts d’exploitation élevés.
Introduction au vide
VIP en abrégé, posez un matériau composite en fibre de carbone « sec » sur le moule, puis posez un sac sous vide et retirez le vide dans le système pour former une pression négative dans la cavité du moule, et utilisez la pression générée par le vide pour faire passer la résine insaturée à travers le pipeline pré-posé. Appuyez sur la couche de fibre, laissez la résine s’infiltrer dans le matériau de renforcement et enfin remplissez tout le moule. Une fois le produit durci, retirez le matériau du sac sous vide et obtenez le produit souhaité du moule.
Dans l’environnement sous vide, la résine s’infiltre dans la fibre de carbone et il y a très peu de bulles dans le produit. Le produit a une résistance plus élevée, un poids plus léger, une qualité de produit stable et réduit la perte de résine. Un seul côté du moule peut être utilisé pour obtenir des produits lisses et plats des deux côtés. , peut mieux contrôler l’épaisseur du produit. Il est généralement utilisé dans les gouvernails et les boucliers radar dans l’industrie maritime, les pales et les couvertures de cabine dans l’énergie éolienne, et divers types de toits, de pare-brise et de chariots dans l’industrie maritime. Industrie automobile.
Chauffage par induction 3iTech
Un nouveau type de processus de chauffage par induction qui intègre un inducteur dans le moule, qui peut traiter des fibres de carbone à une température de 20°C-400°C, et chauffer la surface du moule avec un inducteur intégré à l’intérieur du moule par conduction thermique. Il s’agit d’une technologie complémentaire introduite par la start-up RocTool sur le système Cage. L’utilisation de l’induction électromagnétique peut chauffer rapidement le moule et peut bien contrôler la température locale. L’avantage est une réduction significative des temps de cycle et des coûts des composants. Cependant, cette technologie n’est actuellement pas adaptée aux grands composants, et le volume de production correspondant doit être suffisamment important.
Laminage
Le préimprégné couche par couche est placé entre les moules plats supérieur et inférieur pour le chauffage sous pression et le durcissement. Ce processus peut hériter directement des méthodes de production et des équipements du contreplaqué de bois, et l’améliorer et le perfectionner en fonction des propriétés rhéologiques de la résine. Le processus de moulage par laminage est principalement utilisé pour produire des feuilles composites de diverses spécifications et utilisations. Il présente les caractéristiques d’un haut degré de mécanisation et d’automatisation, et d’une qualité de produit stable, mais l’investissement unique dans l’équipement est important.
Pultrusion
Sous l’action de la traction, le câble continu en fibre de carbone, la courroie ou le tissu imprégné de colle à base de résine est formé et durci par matrice d’extrusion pour produire en continu des profilés de longueur illimitée. La pultrusion est un processus spécial dans le processus de formage des matériaux composites. Ses avantages sont que le processus de production peut être entièrement automatisé et contrôlé, et que l’efficacité de la production est élevée.
La fraction massique des fibres dans les produits pultrudés peut atteindre 80 %. Le trempage s’effectue sous tension, ce qui peut pleinement jouer le rôle de matériaux de renforcement. exigences de performance. Ce procédé convient à la production de profilés de différentes formes de section transversale, tels que des tubes en forme de I, en forme d’angle, en forme de rainure, de section spéciale et des profilés de section combinée composés des sections mentionnées ci-dessus.
Processus de moulage par injection
Il appartient à un type de moulage à basse pression dans le processus de stratification à la main. Après avoir mélangé la fibre hachée et la résine avec un pistolet pulvérisateur, de l’air comprimé est pulvérisé sur le moule, et après avoir atteint une épaisseur prédéterminée, il est pressé manuellement avec un rouleau en caoutchouc, puis durci et formé. Un processus de moulage semi-mécanisé créé pour améliorer le moulage à la main présente un certain degré d’amélioration de l’efficacité du travail, mais il ne peut toujours pas répondre à la production de masse. Il est utilisé pour fabriquer des couches de transition pour les carrosseries d’automobiles, les coques de navires, les baignoires et les réservoirs de stockage.
Sinueux
Le processus d’enroulement de fibres continues ou de rubans en tissu imprégnés de colle résine sur un moule à noyau selon une certaine règle, puis de durcissement et de démoulage en produits composites. Le moulage par enroulement en fibre de carbone peut donner tout son jeu à ses caractéristiques de résistance spécifique élevée, de module spécifique élevé et de faible densité.
Moulage liquide
Synthétisez des monomères liquides en polymères de haut poids moléculaire, puis passez du processus de réaction de durcissement des polymères à des matériaux composites à compléter directement dans le moule en une seule fois, ce qui réduit non seulement la consommation d’énergie dans le processus, mais raccourcit également le cycle de moulage (seulement Il faut environ 2 minutes pour terminer un produit). Cependant, l’application de ce processus doit être basée sur un transport et un comptage précis des pipelines, ainsi que sur un contrôle automatique de la température et de la pression.
Le moulage liquide comprend principalement : processus de moulage RTM, moulage RFI, moulage VARI.
Les principaux avantages du processus de moulage par infiltration de film de résine (RFI) sont que le moule est plus simple que le moule de processus RTM, la résine s’écoule dans le sens de l’épaisseur, il est plus facile d’infiltrer les fibres, il n’y a pas de préimprégné et le coût est inférieur. Cependant, la précision dimensionnelle et la qualité de surface des produits obtenus ne sont pas aussi bonnes que celles du processus RTM, la teneur en vide est plus élevée et l’efficacité est légèrement inférieure, ce qui convient à la production de pièces avec de grands plans ou de simples surfaces incurvées.
Les avantages du processus de formage assisté par vide (VARI) sont un taux d’utilisation élevé des matières premières, moins de rognage et de traitement, pas besoin de préimprégnés et un faible coût. Il convient à la production de pièces structurelles de panneaux à grande échelle à température ambiante ou à basse température. Mais les inconvénients sont similaires au processus de moulage RFI.
Moulage par transfert de résine (RTM)
La technologie RTM (Resin Transfer Molding) est une méthode de fabrication à faible coût de matériaux composites, à l’origine principalement utilisée pour les pièces structurelles secondaires porteuses d’avions, telles que les portes et les trappes d’inspection. En 1996, l’US Defense Advance Research Agency a mené des recherches sur la technologie de fabrication RTM à faible coût de composants de roulements principaux à haute résistance. La technologie RTM présente les avantages d’un rendement élevé, d’un faible coût, d’une bonne qualité des pièces, d’une précision dimensionnelle élevée et d’un faible impact sur l’environnement. Il peut être appliqué au moulage de pièces composites de grand volume, de structure complexe et de haute résistance. L’une des directions de recherche les plus actives dans le domaine du traitement des matériaux.
Moulage par compression
Le préimprégné en fibre de carbone est placé entre les moules supérieur et inférieur, et le moule est placé sur la table d’hydroformage. Après une certaine période de température élevée et de haute pression pour solidifier la résine, le produit en fibre de carbone est retiré. Cette technologie de moulage présente les avantages d’un rendement élevé, d’une bonne qualité de produit, d’une précision dimensionnelle élevée et d’un impact environnemental moindre, et convient au moulage de pièces composites de masse et à haute résistance. Cependant, au début, la fabrication du moule est complexe, l’investissement est élevé et la taille des pièces est limitée par la taille de la presse.
Moulage par injection
Il s’agit d’un nouveau type de technologie. L’équipement Bole CIML intègre le processus traditionnel de « méthode en plusieurs étapes » dans la « méthode en une étape », ce qui raccourcit considérablement le flux de processus et conserve mieux la longueur de la fibre pour atteindre l’objectif d’une production économe en énergie et à haut rendement. En surmontant une série de problèmes techniques clés tels que l’optimisation des formules, le système de compoundage, le système de contrôle intelligent et l’optimisation des paramètres du processus de moulage dans les matériaux, les équipements et la fabrication, il répond pleinement aux exigences de l’allègement des véhicules en termes de résistance du produit, de coût et d’efficacité. Une arme taillée sur mesure pour la légèreté des automobiles.
Pose à la main - Méthode de superposition humide
Appliquez l’agent de démoulage et le gel coat sur la surface de travail du moule, posez le préimprégné de fibre de carbone coupé sur la surface de travail du moule, brossez ou vaporisez la colle du système de résine, et après avoir atteint l’épaisseur requise, formez, solidifiez et démoulez. Aujourd’hui, alors que la technologie de préparation est très développée, le processus de stratification à la main est encore largement utilisé dans de nombreux domaines tels que les conteneurs pétrochimiques, les réservoirs de stockage, les coques d’automobiles, etc. en raison des avantages d’un processus simple, d’un faible investissement et d’une large application. L’inconvénient est que la texture est lâche, la densité est faible, la résistance du produit n’est pas élevée et cela dépend principalement de la main-d’œuvre, la qualité est instable et l’efficacité de la production est très faible.
Autoclave sous vide
L’ébauche de matériau composite formée par la pose d’une seule couche de matériau préimprégné dans une direction prédéterminée est placée dans un autoclave et le processus de durcissement est terminé sous une certaine température et pression. Un autoclave est un récipient sous pression spécial qui peut résister et réguler une certaine plage de température et de pression. L’ébauche est posée sur la surface du moule avec un agent de démoulage, puis recouverte d’un tissu de démoulage poreux (film), d’un feutre absorbant et d’un feutre d’air en séquence, scellée dans un sac sous vide, puis placée dans un autoclave. Avant de chauffer et de durcir, aspirez le sac pour éliminer l’air et les substances volatiles, puis chauffez, pressurisez et durcissez selon le système de durcissement des différentes résines. La formulation et la mise en œuvre du système de durcissement sont la clé pour garantir la qualité des pièces autoclavées.
Suzhou Noen Composites a utilisé le procédé de moulage en autoclave lors de la personnalisation d’une boîte de transport militaire pour une entreprise militaire. La boîte de transport militaire fabriquée a une apparence lisse et une structure stable, et a finalement passé l’audit d’acceptation de l’armée. Le vide Procédé de formage en autoclave présente de nombreux avantages. Non seulement les stratifiés de différentes épaisseurs et les pièces avec des surfaces incurvées complexes peuvent être durcis, mais les propriétés mécaniques sont également très fiables. Cependant, le formage sous vide correspondant à l’autoclave présente également certains inconvénients. Par exemple, la taille des pièces est affectée par le pressage à chaud. Les contraintes de taille de la cuve et la forte consommation d’énergie entraînent des coûts d’exploitation élevés.
Introduction au vide
VIP en abrégé, posez un matériau composite en fibre de carbone « sec » sur le moule, puis posez un sac sous vide et retirez le vide dans le système pour former une pression négative dans la cavité du moule, et utilisez la pression générée par le vide pour faire passer la résine insaturée à travers le pipeline pré-posé. Appuyez sur la couche de fibre, laissez la résine s’infiltrer dans le matériau de renforcement et enfin remplissez tout le moule. Une fois le produit durci, retirez le matériau du sac sous vide et obtenez le produit souhaité du moule.
Dans l’environnement sous vide, la résine s’infiltre dans la fibre de carbone et il y a très peu de bulles dans le produit. Le produit a une résistance plus élevée, un poids plus léger, une qualité de produit stable et réduit la perte de résine. Un seul côté du moule peut être utilisé pour obtenir des produits lisses et plats des deux côtés. , peut mieux contrôler l’épaisseur du produit. Il est généralement utilisé dans les gouvernails et les boucliers radar dans l’industrie maritime, les pales et les couvertures de cabine dans l’énergie éolienne, et divers types de toits, de pare-brise et de chariots dans l’industrie maritime. Industrie automobile.
Chauffage par induction 3iTech
Un nouveau type de processus de chauffage par induction qui intègre un inducteur dans le moule, qui peut traiter des fibres de carbone à une température de 20°C-400°C, et chauffer la surface du moule avec un inducteur intégré à l’intérieur du moule par conduction thermique. Il s’agit d’une technologie complémentaire introduite par la start-up RocTool sur le système Cage. L’utilisation de l’induction électromagnétique peut chauffer rapidement le moule et peut bien contrôler la température locale. L’avantage est une réduction significative des temps de cycle et des coûts des composants. Cependant, cette technologie n’est actuellement pas adaptée aux grands composants, et le volume de production correspondant doit être suffisamment important.
Laminage
Le préimprégné couche par couche est placé entre les moules plats supérieur et inférieur pour le chauffage sous pression et le durcissement. Ce processus peut hériter directement des méthodes de production et des équipements du contreplaqué de bois, et l’améliorer et le perfectionner en fonction des propriétés rhéologiques de la résine. Le processus de moulage par laminage est principalement utilisé pour produire des feuilles composites de diverses spécifications et utilisations. Il présente les caractéristiques d’un haut degré de mécanisation et d’automatisation, et d’une qualité de produit stable, mais l’investissement unique dans l’équipement est important.
Pultrusion
Sous l’action de la traction, le câble continu en fibre de carbone, la courroie ou le tissu imprégné de colle à base de résine est formé et durci par matrice d’extrusion pour produire en continu des profilés de longueur illimitée. La pultrusion est un processus spécial dans le processus de formage des matériaux composites. Ses avantages sont que le processus de production peut être entièrement automatisé et contrôlé, et que l’efficacité de la production est élevée.
La fraction massique des fibres dans les produits pultrudés peut atteindre 80 %. Le trempage s’effectue sous tension, ce qui peut pleinement jouer le rôle de matériaux de renforcement. exigences de performance. Ce procédé convient à la production de profilés de différentes formes de section transversale, tels que des tubes en forme de I, en forme d’angle, en forme de rainure, de section spéciale et des profilés de section combinée composés des sections mentionnées ci-dessus.