como reduzir o peso das estruturas compostas?

Ao usinar uma peça com materiais compósitos, muitas vezes surge uma pergunta: pode ser feita mais leve? A resposta é, claro, sim, mas a abordagem para redução de peso para peças compostas nem sempre é fixa. Para peças compostas, precisa haver um equilíbrio entre custo e desempenho.

Antes que um projeto composto ou componente possa ser otimizado, o componente deve ser totalmente estudado. Mesmo substituir peças de fibra de vidro por materiais de maior desempenho, como fibra de carbono, requer algum conhecimento para simplesmente tornar as peças mais leves. Vários dos principais métodos atuais de redução de peças compostas incluem:

1. Otimize a proporção de resina para reforçar a fibra

Para maximizar as capacidades de projeto de peças compostas existentes, a proporção de resina para fibras de reforço pode ser otimizada. Em camadas úmidas, pouca resina pode resultar em impregnação insuficiente das fibras, resultando em distribuição inadequada de carga e possível falha completa da peça.

E muita resina não é boa para a integridade estrutural da peça composta final. Portanto, pesquisar a relação ideal entre resina e fibras de reforço é indispensável para obter as peças estruturais compostas mais eficazes.

2. Reforçar a seleção de fibras

As propriedades físicas e diferenças das três fibras de reforço da fibra de aramida, fibra de carbono e fibra de vidro podem ser facilmente verificadas. Mais pesquisas são necessárias sobre como incorporar essas propriedades de fibra no tecido, o que está relacionado às propriedades finais do material do tecido após a laminação, cada tipo de fibra e tecido tem suas próprias vantagens exclusivas, como desempenho ideal da fibra de carbono, custo mínimo de fibra de vidro etc.

A fim de alcançar estruturas compostas leves, usar fibras de carbono ou aramida em vez de fibras de vidro reduzirá facilmente o peso de qualquer componente, porque fibras de aramida e fibras de carbono são mais leves e mais fortes em comparação com fibras de vidro, resultando em componentes mais leves .

3. Usar cinto unidirecional

Reduzir o peso da peça requer a compreensão dos detalhes da peça' s uso. É importante saber como e onde aplicar a carga. Uma vez que os requisitos técnicos e detalhes de projeto da peça são entendidos, a orientação da fibra desempenha um papel integral na otimização do peso da peça.

As fitas unidirecionais fornecem excelente desempenho em uma única direção para transportar cargas em uma determinada direção, e seu uso em compósitos permite uma resistência otimizada quando necessário. Esta é uma opção viável para aumentar a rigidez e resistência da peça sem adicionar peso.

4. Seleção de resinas

Em termos de resistência geral e aplicações de alto módulo, a resina de temperatura ambiente de maior desempenho é a resina epóxi, que supera significativamente as resinas de poliéster e viniéster, especialmente quando usada com fibras de carbono ou aramida. Maior relação resistência-peso (principalmente resinas de poliéster são usadas para flexibilidade de peças).

Resinas epóxi geralmente têm uma gama de opções, o que requer consultar o fabricante' s folha de dados técnicos para encontrar as propriedades do material de resina que atendem às necessidades de projeto. Da mesma forma, alcançar a proporção adequada de resina para fibra na resina epóxi selecionada resultará no material compósito mais eficiente.

5. Otimização de materiais compósitos

A melhor maneira de obter as peças compostas mais leves é usar prepreg. A resina no prepreg foi combinada com a fibra antecipadamente e atingiu o limite do desempenho do material. Como a relação fibra/resina foi otimizada, produz produtos que são claramente superiores aos processos de layup úmido ou infusão.

A densidade da camada curada com pré-reg é relativamente determinística, então um produto projetado a partir de uma perspectiva de pré-reg é preciso em peso e repetibilidade com o design da peça final. Dados precisos para processos de layup úmido e infusão na fase de projeto dependem de vários fatores do processo.

6. Adicionar estrutura sanduíche

A adição de materiais faz' t parece ser bom para economizar peso e obter peças mais leves. Adicionar um núcleo a um projeto existente aumentará o peso da pilha. No entanto, os materiais do núcleo são frequentemente usados para fortalecer as peças e adicionar alta rigidez às peças compostas. Alguns tipos de núcleo adicionam peso à resina, bem como rigidez, enquanto alguns tipos de núcleo são projetados para alcançar o mais alto grau de desempenho composto.

A adição adequada de núcleos a áreas mais fracas de uma peça é conhecida por tornar a peça mais forte. De todos os núcleos disponíveis, a construção do núcleo do favo de mel Nomex fornece excelente desempenho, com o favo de mel Nomex pode exigir mais processamento, mas dada a força de peso que alcança, os resultados são inegáveis. O núcleo também pode ser substituído de um núcleo mais pesado e impregnado por resina para um núcleo mais leve, e o peso pode ser facilmente reduzido desta forma.