複合構造の重量を減らす方法?

複合材料を使用して部品を加工する際には、軽量化できるかという疑問がよくあります。答えはもちろんありますが、複合部品の軽量化へのアプローチは必ずしも決まっているわけではありません。複合部品は、コストと性能のバランスが必要です。

複合材料の設計や部品を最適化する前に、その部品を十分に検討する必要があります。ガラス繊維の部品を、炭素繊維のような高性能な材料に置き換えるにしても、単に部品を軽量化するための知識が必要です。複合部品を削減する現在の主要な方法のいくつかは、次のとおりです。

1. 補強繊維に対する樹脂の比率を最適化する

既存の複合部品の設計能力を最大限に引き出すため、補強繊維と樹脂の比率を最適化することができます。ウェットレイアップでは、樹脂が少なすぎると繊維の含浸が不十分になり、負荷分布が不適切になり、部品が完全に破損する可能性があります。

また、樹脂が多すぎると、最終的な複合部品の構造的完全性に悪影響を及ぼします。そのため、最も効果的な複合構造部品を得るためには、補強繊維と樹脂の最適な比率を調べることが不可欠です。

2. 繊維強化を選択

アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維の3本の補強繊維の物性や違いが簡単に確認できます。積層後のファブリックの最終的な材料特性に関連して、これらの繊維特性をファブリックに組み込む方法については、より多くの研究が必要です。

軽量複合構造を実現するためには、ガラス繊維の代わりに炭素繊維やアラミド繊維を使用すると、ガラス繊維に比べてアラミド繊維や炭素繊維が軽量で強度が高いため、部品の軽量化が容易です。

3. 使用一方ベルト

部品の重量を減らすことは部品の使用法の細部を理解する必要がある。どこでどのように負荷をかけるかを知ることが重要です。部品の技術的要件と設計の詳細を理解すると、繊維の配向が部品重量の最適化に不可欠な役割を果たします。

単方向テープは、特定の方向に荷重を運ぶための単一方向で優れた性能を提供し、複合材料に使用することで、必要な場合に最適な強度を得ることができます。これは重量を加えることなく部品の剛性と強度を高めるための実行可能なオプションです。

4. 樹脂選択

全体的な強度と高弾性率の用途において、最高性能の周囲温度樹脂はエポキシ樹脂であり、特に炭素繊維やアラミド繊維に使用する場合、ポリエステルやビニルエステル樹脂よりも優れた性能を発揮します。より高い強度重量比(主にポリエステル樹脂が部分の柔軟性のために使用されます)。

エポキシ樹脂には一般的にさまざまなオプションがあり、設計ニーズを満たす樹脂材料の特性を見つけるには、メーカーのテクニカルデータシートに相談する必要があります。また、選択したエポキシ樹脂の樹脂と繊維の比率を適正にすることで、最も効率的な複合材料を得ることができます。

5. 複合材料の最適化

できるようにするための最良の仕組みもprepregを使い、部品最軽量総合が。プリプレグ中の樹脂はあらかじめ繊維と結合されており、材料性能の限界に達しています。繊維と樹脂の比率が最適化されているため、ウェットレイアップや注入プロセスよりも明らかに優れた製品を生産します。

プリプレグ硬化層密度は比較的決定論的であるため、プリプレグの観点から設計された製品は、最終部品の設計において重量と再現性において正確です。設計段階におけるウェットレイアップおよび注入プロセスの正確なデータは、いくつかのプロセス要素に依存します。

6. サンドイッチ構造を加える

材料を追加します。tは重量を節約し、より軽い部品を得るために良いようです。既存の設計にコアを追加すると、スタックの重量が増加します。しかし、コア材料は多くの場合、部品を強化し、複合部品に高剛性を追加するために使用されます。いくつかのコアタイプは、樹脂に重量と剛性を追加しますが、いくつかのコアタイプは、最高の複合性能を達成するように設計されています。

部品の弱い部分に適切にコアを追加すると、部品が強くなることが知られています。利用可能なすべてのコアの中で、ノーメックスやよりハニカムコア構造は優れた性能を提供します。ノーメックスやよりハニカムコアはより多くの処理を必要とするかもしれませんが、それが達成した重量強度を考えると、結果は否定できません。また、コアをより重い樹脂含浸コアからより軽いコアに置き換えることができ、この方法で簡単に重量を減らすことができます。