Panoramica dei processi e delle applicazioni di stampaggio composito

1. Lay-up manuale

Principio: I tessuti fibrosi (ad esempio in fibra di vetro, fibra di carbonio) vengono posati manualmente su uno stampo, rivestiti con resina (ad es. Epossidico, poliestere) e arrotolati per rimuovere le bolle d'aria prima di indurimento a temperatura ambiente o sotto calore.
Vantaggi: Attrezzatura semplice, a basso costo, adatto per una produzione di piccoli batch e forme complesse (ad es. Scafi di barche, sculture).
Svantaggi: Dipendentemente dalle capacità dell'operatore, dalla qualità incoerente del prodotto, dall'alta porosità e dalle proprietà meccaniche più basse.
Applicazioni: Yacht, serbatoi di stoccaggio, componenti decorativi architettonici.

2. Spray-up

Principio: Una pistola a spruzzo distribuisce contemporaneamente fibre tritate e resina su uno stampo, seguita da compattazione e indurimento.
Vantaggi: Maggiore efficienza rispetto al lay-up manuale, adatto a parti cave o curve.
Svantaggi: Basso contenuto di fibre, resistenza ridotta, elevate emissioni di COV (composti organici volatili).
Applicazioni: Pannelli del corpo automobilistico, vasche da bagno, semplici conchiglie.

3. Mormatura della borsa a vuoto

Principio: Dopo aver posato fibre e resina, una borsa a vuoto copre la parte e l'aria viene evacuata per compattare il materiale e migliorare il flusso di resina, garantendo meno vuoti.
Vantaggi: Densità del materiale più elevata rispetto al lay-up manuale, porosità inferiore, proprietà meccaniche migliorate.
Svantaggi: Richiede attrezzature a vuoto e comporta un processo più complesso.
Applicazioni: Piccoli componenti aerospaziali, rinforzo localizzato nelle pale della turbina eolica.

4. Mormatura autoclave

Principio: I prepregs (fibre pre-impregnate con resina) sono stratificate all'interno di un'autoclave e curate a temperatura e pressione elevate.
Vantaggi: Ad alta densità del materiale, eccellenti proprietà meccaniche, ideali per applicazioni ad alte prestazioni.
Svantaggi: Attrezzature costose, consumo elevato di energia, ciclo di produzione lungo.
Applicazioni: Ali degli aeromobili, strutture satellitari, componenti delle auto da corsa.

5. Mormatura del trasferimento in resina (RTM)

Principio: Le preformi in fibra secca sono posizionate all'interno di uno stampo chiuso e la resina viene iniettata per impregnare le fibre prima di indurimento.
Vantaggi: Elevata finitura superficiale, contenuto di fibre controllabili, adatto a strutture complesse.
Svantaggi: Alti costi di stampo, richiedono un controllo preciso del flusso di resina.
Varianti: RTM ad alta pressione (HP-RTM), RTM assistito dal vuoto (VARTM).
Applicazioni: Parti strutturali automobilistiche, fusibili UAV.

6. Mormatura a compressione

Principio: I prepregs o i composti di stampaggio di lamiera (SMC) sono posizionati in uno stampo riscaldato e compressi in forma.
Vantaggi: Adatto alla produzione di massa, ad alta efficienza, qualità costante del prodotto.
Svantaggi: Alti costi di stampo, controllo di orientamento in fibra limitato.
Applicazioni: Paraurti automobilistici, componenti di isolamento elettrico.

7. Avvolgimento del filamento

Principio: Le fibre continue impregnate di resina sono avvolte attorno a un mandrino ad angoli specifici prima di indurimento.
Vantaggi: Orientamento delle fibre controllate, eccellente resistenza, adatto a strutture assisimmetriche.
Svantaggi: Attrezzature complesse, limitate a forme simmetriche rotazionalmente.
Applicazioni: Navi a pressione, condutture, involucri motori a razzo.

8. Pultrusione

Principio: Le fibre continue passano attraverso un bagno di resina e vengono tirate attraverso uno stampo riscaldato per modellare e indurimento.
Vantaggi: Produzione continua, alta efficienza, ideale per profili di sezione trasversali costanti (ad es. Asta, travi).
Svantaggi: Limitato ai profili a linea retta, una potenza trasversale inferiore.
Applicazioni: Capriate di ponte, vassoi per cavi, cornici della scala.

9. Posizionamento delle fibre automatizzate (AFP)

Principio: Un sistema robotico pone esattamente strisce strette di pre -preg su uno stampo seguendo percorsi programmati, quindi il calore e la pressione curano la struttura.
Vantaggi: Alta precisione, alta efficienza, adatto a superfici curve grandi e complesse.
Svantaggi: Costi di attrezzatura e materiale estremamente elevati.
Applicazioni: Skin di fusoliera di aeromobili, travi principali della turbina eolica.

10. Stampa 3D (produzione additiva)

Principio: Deposizione strato per strato usando la modellazione di deposizione fusa (FDM) o co-estrusione di fibre continue (ad esempio tecnologia markforged).
Vantaggi: Elevata libertà di progettazione, non è necessario stampi, ideali per prototipi o parti complesse a basso volume.
Svantaggi: Restensione inferiore, legame integratori deboli, processo più lento.
Applicazioni: Staffe personalizzate, prototipi strutturali leggeri.

Altri processi di stampaggio

• Stampaggio a iniezione di reazione (bordo): Le resine reattive a durata rapida vengono iniettate in uno stampo, principalmente per compositi a base di poliuretano.

• Modanatura centrifuga: Utilizza la forza centrifuga per distribuire resina all'interno delle fibre, ideale per la produzione di tubi.

• Composto di stampaggio di massa (BMC) / composto di stampaggio di pasta (DMC): Adatto per componenti elettrici che utilizzano un materiale composito simile a quello di stucco.

Fattori chiave per la selezione del processo

• Volume di produzione: Piccoli lotti favoriscono la posa o spray-up; La produzione su larga scala preferisce lo stampaggio di compressione o la poltrusione.

• Requisiti di performance: Le parti ad alte prestazioni utilizzano modanature autoclave o AFP; Le soluzioni economiche utilizzano lay-up manuale.

• Forma la complessità: Le superfici curve complesse beneficiano di RTM o AFP, mentre le sezioni trasversali costanti si adattano alla poltrusione.

• Tipo di materiale: I compositi termoinalizzano vengono generalmente realizzati tramite modanatura RTM o autoclave, mentre i termoplastici possono essere elaborati tramite stampa 3D o stampaggio a compressione.

Selezionando il processo ottimale, i produttori possono bilanciare i costi, l'efficienza e le prestazioni per soddisfare diverse esigenze del settore in aerospaziale, automobilistico, energetico e altro ancora.