Tipi di tessitura del tessuto composito in fibra di carbonio

I compositi in fibra di carbonio vengono intrecciati in vari modi. Comprenderli vi aiuterà a ottimizzare il design del vostro prodotto, a migliorarne ulteriormente le prestazioni, a ridurne il peso e i costi e, in definitiva, ad aumentarne la competitività.

1. Cos'è la trama del tessuto?

Le fibre di carbonio sono filamenti di fasci di fibre prima di essere assemblati in tessuti. Per ampliarne le applicazioni, la fibra di carbonio viene spesso trasformata in tessuti intrecciati. I fasci di fibre di ordito e trama vengono intrecciati ad angoli specifici per formare una struttura piatta e flessibile. Questo processo è chiamato tessitura del tessuto.

2. Tipi di tessitura

Tessitura semplice, detta anche scacchiera

• Struttura: i fasci di fibre di ordito e trama vengono intrecciati alternativamente verso l'alto e verso il basso per formare un meccanismo a reticolo quadrato uniforme 1×1.
• Vantaggi: più leggero e sottile, anisotropia meglio bilanciata, in modo che le sue proprietà meccaniche siano bilanciate in tutte le direzioni, adatto alle forze multidirezionali della parete sottile della scena.
• Svantaggi: Presenta scarsa flessibilità e drappeggio, non è adatto a scenari di drappeggio curvilinei, ma solo a strutture piane.

Tessitura a saia

• Struttura: I fili dell'ordito sono intrecciati con più fili della trama per formare un motivo diagonale, comunemente saia 2×2, saia 4×4 o doppia saia 2×2.
• Vantaggi: Minore intreccio di fili di ordito e trama, struttura più densa, maggiore flessibilità. È più adatto per una struttura di superficie composita. La struttura tridimensionale che si forma è più bella e più adatta a scene in vista.
• Svantaggi: Essendoci meno punti di intreccio, sono meno resistenti all'abrasione e i bordi sono più inclini ad allentarsi.

La tessitura a saia può essere classificata nei seguenti tipi in base ai diversi metodi di intreccio dell'ordito e della trama.

Tessitura a saia 2×2：

Questo è il tipo più comune di tessuto con armatura 2×2. È costituito da 2 fili di ordito drappeggiati su 2 fili di trama, che vengono interrati al di sotto dei due fili di trama per formare un intreccio.

Tessitura a saia 4×4：

La stessa trama della saia 2×2, con la differenza che è composta da 4 fili di ordito che galleggiano sopra 4 fili di trama, i quali a loro volta sono interrati sotto i 4 fili di trama. La struttura è più lassa della saia 2×2, con una migliore drappeggiabilità e una modellatura più facile.

2×2 Doppia trama diagonale: Si applica generalmente a tessuti misti

• Struttura: Il filo di ordito pende orizzontalmente sopra 2 fili di trama e poi scende sopra altri 2 fili di trama, formando una struttura diagonale continua. I fili di trama sono intrecciati con i fili di ordito nello stesso modo, 2 verso l'alto e 2 verso il basso, formando una struttura a saia simmetrica.
• Vantaggi: Grazie alla sua struttura diagonale, presenta un'eccellente resistenza al taglio e un'ottima aderenza alla superficie, risultando adatta a scenari di sollecitazione complessi.

Trama satinata

• Struttura: L'intreccio dei fili di ordito e di trama avviene una sola volta a intervalli di più fili, e questi punti di intreccio sono separati, regolari e discontinui.
• Vantaggi: Superficie piana e liscia, flessibilità superiore, adatta a strutture con superfici curve complesse. Leggera: infiltrazione uniforme di resina epossidica, adeguato contenuto di fibre.
• Svantaggi: Anisotropia più pronunciata, minore resistenza trasversale del tessuto.

Tessitura unidirezionale

• Struttura: tutte le fibre del filato sono disposte parallelamente lungo la stessa direzione, senza intrecciarsi.
• Vantaggi: resistenza superiore lungo la direzione delle fibre. Maggiore leggerezza. 
• Svantaggi: minore resistenza trasversale del tessuto, necessita di essere migliorata mediante più strati di stratificazione incrociata.

3. Confronto dei parametri di diversi metodi di tessitura

4. Applicazione

• Aerospaziale

Eliche per droni: è stato scelto un tessuto unidirezionale da stratificare lungo la lunghezza della pala dell'elica per massimizzarne la resistenza alla flessione, riducendo notevolmente il peso della fusoliera e aumentandone l'autonomia.

• Automobile

Carrozzeria: i tessuti in twill composito di fibra di carbonio combinano la capacità di modellazione curva con un aspetto estetico gradevole, migliorando al contempo la rigidità torsionale e la resistenza al taglio.

• Struttura medica 

Pannelli per letti di tomografia computerizzata (TC) per apparecchiature di test: l'elevata flessibilità del tessuto satinato consente al pannello di adattarsi alle curve del corpo e garantisce un'elevata trasmissione dei raggi X.

5. Conclusion

Comprendere e imparare come vengono intrecciati i compositi in fibra di carbonio può aiutarti ad abbinare con precisione i materiali alle proprietà del tuo prodotto, ottimizzare il processo produttivo, ridurre i costi e garantire al tuo prodotto un posto sul mercato.