Ottenimento di un'elevata resistenza del cerchio per profili compositi utilizzando l'avvolgimento a trazione

L'orientamento delle fibre in un profilo composito ha un impatto significativo sulle sue proprietà meccaniche. Un tipico allineamento è unidirezionale, dove i rinforzi sono allineati nella direzione longitudinale del profilo e forniscono una buona resistenza assiale. I rinforzi incrociati migliorano la rigidità trasversale e la resistenza. Vengono utilizzati anche i tessuti che in genere forniscono allineamenti di +/- 45 o +/- 90 gradi. Per facilitare ciò, vengono comunemente utilizzate tecniche di produzione popolari come l’avvolgimento del filamento e materiali preimpregnati (prepreg).

Prepreg e avvolgimento di filamenti

Il preimpregnato raggiunge la resistenza del telaio impregnando le fibre (tipicamente tessuti) con resina epossidica e arrotolando il materiale risultante attorno a un mandrino di acciaio per essere polimerizzato. È come l'avvolgimento del filamento, in cui le fibre vengono avvolte attorno a un mandrino di acciaio in direzione trasversale, allineando le fibre secondo uno schema o con gli angoli desiderati.

Entrambi i processi consentono ai produttori di controllare con precisione il rapporto fibra/resina e lo spessore dello strato, ma spesso richiedono processi di polimerizzazione più lunghi e ad alta intensità energetica che comportano fasi di riscaldamento o raffreddamento. Ciò, combinato con l’elevato numero di passaggi manuali coinvolti nel processo di avvolgimento del filamento, rende la tecnica più adatta alla produzione di tubi spessi con grandi diametri.

Oltre alle considerazioni tecniche, anche la spesa è un fattore. Poiché sia ​​l’avvolgimento del filamento che la laminazione del preimpregnato implicano processi manuali rispetto alle tecniche di produzione continua, come la pultrusione e l’avvolgimento a trazione, spesso comportano costi elevati di manodopera e risorse e possono richiedere più tempo per produrre i profili compositi equivalenti.

Ciò sta portando molte industrie a rivolgersi ad altri processi più convenienti per la produzione di profili compositi con elevata resistenza circolare, il che è importante, ad esempio, nelle applicazioni su aste telescopiche in cui è necessario bloccare i tubi comprimendo la superficie con dispositivi di bloccaggio, creando stress circolare sul tubo.

Considerando l'avvolgimento a trazione per un'elevata resistenza del telaio

Come la pultrusione, l'avvolgimento a trazione prevede l'estrazione delle fibre attraverso un bagno di resina e una matrice riscaldata per la polimerizzazione nel profilo desiderato. La differenza principale, tuttavia, è che alcune fibre vengono avvolte elicoidalmente attorno a un mandrino in direzione trasversale prima di essere tirate attraverso la matrice riscaldata. Sebbene non sia dissimile dall'avvolgimento del filamento, l'avvolgimento a trazione consente un maggiore controllo sul posizionamento e sulla tensione delle fibre, con conseguente resistenza del telaio più uniforme e prevedibile.

L'avvolgimento a trazione è particolarmente utile per la produzione di compositi a pareti sottili con elevata resistenza del telaio perché consente un controllo preciso dello strato di fibre trasversali sottili. Ciò si ottiene combinando l'allineamento unidirezionale delle fibre con l'avvolgimento elicoidale, con conseguente capacità di controllare le fibre da 0 a quasi 90 gradi. Inoltre, l’avvolgimento pull è altamente automatizzato e ripetibile, garantendo una produzione ad alto volume e a costi competitivi attraverso un unico processo di produzione in linea.

Exel Composites è specializzata in tecniche di produzione continua come il pull-winding e combina questa esperienza con un approccio collaborativo e lungimirante. Ad esempio, Exel discuterà opzioni e possibilità con un cliente durante tutto il processo di sviluppo, garantendo che la progettazione e lo sviluppo del prodotto siano ottimizzati per i requisiti specifici di ciascun cliente. Ciò consente all'azienda di collaborare con voi per sviluppare il tubo composito ad alta resistenza ottimale per la vostra applicazione, offrendovi una soluzione leggera ed economica, senza sacrificare le prestazioni meccaniche.