Il tradizionale processo di laminazione manuale dei compositi in fibra di carbonio soffre di un'infiltrazione non uniforme e della formazione di bolle d'aria, con conseguente significativa perdita di resistenza del componente. Il processo di sottovuoto, al contrario, applica una pressione uniforme e costante alla superficie di laminazione, ottenendo un componente composito resistente e leggero.

Questa guida analizza i concetti di base, le fasi del processo, i vantaggi e gli scenari applicativi del confezionamento sottovuoto per aiutarti a migliorare le prestazioni del prodotto.

1. Cos'è il processo di confezionamento sottovuoto?

È anche chiamata laminazione sottovuoto.

Questo processo utilizza la pressione del vuoto per rimuovere la resina in eccesso e applicare una pressione uniforme al materiale degli strati prima che il componente composito venga polimerizzato e stampato. L'aria intrappolata tra gli strati viene rimossa e le fibre degli strati tra i laminati vengono incollate e polimerizzate mediante un processo di indurimento adesivo.

2. Perché scegliere il processo di confezionamento sottovuoto?

Costo contenuto: ma qualità paragonabile a quella dell'autoclave, ideale per produzioni di piccoli e medi volumi.
Processo semplice: i pezzi vengono confezionati sottovuoto dopo la laminazione manuale o "laminazione a umido".“
Prestazioni ed estetica migliorate: la resina in eccesso viene rimossa per ridurre il peso ed evitare porosità e vuoti, migliorando la finitura superficiale del componente.

3. Fasi di produzione

(1) Lavori preparatori

Strumenti: tessuto in fibra di carbonio, forbici, resina epossidica, bilancia elettronica, bicchiere, pennello, pompa a vuoto, pellicola per sacchetti sottovuoto, strato di rimozione, tessuto traspirante, sigillante, tubo di collegamento per pompa a vuoto.

(2) Bagnato layup

Spruzzare un agente distaccante sulla superficie dello stampo, come resina epossidica o gelcoat di estere vinilico.
Pesare la quantità necessaria di resina epossidica con una bilancia elettronica e versarla in un bicchiere per l'uso successivo.
Tagliare il tessuto in fibra di carbonio in base alle dimensioni dello stampo e al numero di strati richiesto.
Innanzitutto, stendere uno strato di matrice di resina epossidica sulla superficie dello stampo e posizionarvi lentamente sopra il tessuto in fibra di carbonio. Applicare un altro strato di resina epossidica, quindi ripetere l'operazione fino a quando tutto il tessuto in fibra di carbonio non sarà imbevuto di resina epossidica e infine posizionarlo sullo stampo con l'angolazione predeterminata.

(3) Posa dei materiali ausiliari

Applicare lo strato di rimozione sul laminato precedentemente imbevuto e inumidito.
Quindi stendete il feltro traspirante
Membrana per sacco sottovuoto: Inserire l'intero laminato all'interno di un sacco sottovuoto e applicare il sigillante lungo i bordi perimetrali.
Tubo deflettore: collega la membrana del sacco sottovuoto alla pompa per favorire il flusso della resina.

(4) Aspirazione e polimerizzazione

Collegare la pompa del vuoto e accenderla, quindi utilizzare il regolatore di vuoto per creare il vuoto fino a una pressione negativa compresa tra -0,8 e -0,95 bar.
Lasciare riposare per più di 6 ore per la polimerizzazione e spegnere la pompa del vuoto.

(5) Sformatura e post-elaborazione

Il laminato composito è completamente indurito, quindi è necessario rimuovere la pellicola del sottovuoto e il pezzo stampato.
Eliminare le sbavature sui bordi, carteggiare, lucidare e verniciare a spruzzo o con resina epossidica.

4. Vantaggi

Personalizzabile: Il processo di confezionamento sottovuoto è altamente adattabile e idoneo per pezzi di varie dimensioni, forme e geometrie complesse. Modifiche richieste
Risparmio energetico ed elevata efficienza: Il costo dell'attrezzatura necessaria è di soli 20%-30% per la polimerizzazione in autoclave e non richiede un elevato consumo di energia termica, risultando adatto alla produzione di lotti bassi e medi.
Design flessibile: Adatto a una varietà di strutture complesse con superfici curve, applicabile a diversi settori industriali.
Qualità e rispetto dell'ambiente: il confezionamento sottovuoto consente di recuperare la resina epossidica in eccesso, in modo che il rapporto tra resina e fibra di carbonio raggiunga il livello ideale, alleggerendo il componente, riducendo le bolle d'aria e migliorando la levigatezza superficiale dei pezzi.

5. Applicazione del confezionamento sottovuoto

(1) Aerospaziale

Caso d'uso: ali e pale di un drone, supporti per piccoli satelliti.
Caratteristiche: L'eccezionale rapporto tra resina e fibre consente di ottenere componenti leggeri (riduzione di peso di circa 25-35%) e uno stampaggio superficiale di alta precisione.

(2) Fabbricazione di automobili

Casi: carrozzeria in fibra di carbonio, pannelli interni delle portiere, parafanghi, ecc.
Caratteristiche: Produzione rapida e flessibile, personalizzabile, a basso costo, adattabile alla personalizzazione di piccoli lotti. La minore presenza di bolle superficiali migliora la levigatezza della superficie dei pezzi.

(3) Attrezzatura sportiva per esterni

Casi d'uso: telai di biciclette, pagaie per kayak.
Caratteristiche: L'elevata infiltrazione di fibre migliora la resistenza agli urti e la resistenza al taglio.

(4) Attrezzature industriali

Caso d'uso: braccio robotico e pinza.
Caratteristiche: La porosità ridotta garantisce che le fibre siano completamente impregnate di resina, migliorando la rigidità specifica e la resistenza alla fatica, e prolungando la durata utile.

6. Sfide e soluzioni del processo di confezionamento sottovuoto

Sfida 1: Perdite d'aria o rotture delle sacche di imballaggio causano una pressione insufficiente, che a sua volta compromette la polimerizzazione dei pezzi laminati.

Soluzione: Utilizzare strisce sigillanti ad alta aderenza e controllare regolarmente la pellicola del sacchetto sottovuoto per prevenire guasti.

Sfida 2: La difficoltà nel controllo della pressione e della temperatura può causare una polimerizzazione non uniforme dei pezzi laminati, con conseguente delaminazione e formazione di bave.

Soluzione: Utilizzare apparecchiature professionali per la misurazione della pressione (regolatore di vuoto) e della temperatura per rilevare i parametri con precisione.

Sfida 3: Difficoltà nel distacco dallo stampo

Soluzione: Spruzzare più volte un agente distaccante per muffa altamente efficace

Sfida 4: Sbavatura del bordo

Soluzione: Prevedere margini di lavorazione per i pezzi laminati, la finitura CNC, la levigatura e la lucidatura dopo la polimerizzazione.

7. Conclusion

Che siate progettisti di piccole e microimprese o di una startup che produce componenti in fibra di carbonio, padroneggiare questa tecnologia vi aiuterà rapidamente a migliorare le prestazioni dei prodotti, a ottenere leggerezza e ad espandere il mercato.

FAQ

D: Il processo di confezionamento sottovuoto può essere utilizzato per la polimerizzazione ad alta temperatura?

R: Sì, è necessario selezionare pellicole per sacchetti sottovuoto resistenti alle alte temperature (come le pellicole in silicone, con una resistenza alla temperatura superiore a 200 °C).

D: Quanto tempo ci vuole perché i componenti compositi polimerizzino?

A: Il tempo di indurimento a temperatura ambiente è di circa 24 ore. Il riscaldamento a 80°C può ridurlo a 4-8 ore.

D: Qual è la pressione in PSI per il confezionamento sottovuoto?

A: Il PSI (libbre per pollice quadrato) è il parametro chiave per misurare l'intensità della pressione del vuoto, che deve essere compresa tra -12 e -14 PSI.

D: La laminazione sottovuoto è la stessa cosa della laminazione a umido?

R: No! Sebbene i due processi vengano spesso utilizzati in combinazione, il processo di insacchettamento sottovuoto è una versione migliorata della laminazione a umido, con la differenza principale che sta nell'utilizzo o meno della pressione negativa del vuoto come supporto.

La guida alla conservazione sottovuoto