Fabricarea compozitelor din polimeri armati cu fibre

Proprietatile obtinute nu sunt autonome – materialul si piesa se obtin in acelasi timp.

Fabricarea manualaAplicarea prin pulverizare a

rasinii careva forma stratul de suprafata al produsului- gelcoat

Fabricarea manuala Aplicarea prin rulare a stratului

de gelcoat

Fabricarea manualaAplicarea armaturii

Fabricarea manuala Aplicarea armaturii

Fabricarea manuala Aplicarea armaturii si consolidarea

cu rola prevazuta cu ace

Fabricarea manuala Consolidarea de detaliu

Fabricarea manuala Se aduga noi straturi de armatura

Pulverizatorul de rasina prevazut cu tocator de fibre

Echipamentul aplicare prin pulverizare

Pulverizarea pe un strat existent de gel de acoperire

Aplicarea prin pulverizare a rasinii si fibrelor

Consolidarea dupa pulverizare a amestecului rasina-fibre folosind rola cu

ace

Avanatajele fabricarii manuale

• Cheltuieli mici cu sculele si dispozitivele

• Cheltuieli reduse cu materialele

• Se pot fabrica piese mari

• Tehnologie simpla• Intarire la temperatura

camerei

Dezavantajele fabricarii manuale

• Calitatea produsului obtinut (laminat) depinde de abilitatile operatorului.

• Mediu de lucru toxic• Probleme de sanatate si

siguranta asociate cu prezenta stirenului

Avantajele obtinerii prin pulverizare

• Costuri reduse cu sculele.

• Depunere rapida.• Procedeu consacrat

Dezavantajele fabricarii prin pulverizare

• Compozite bogate in rasina.

• Se pot folosi doar fibre scurte.

• Necesita rasini cu vascozitate redusa (proprietati inferioare).

• Probleme de sanatate si siguranta datorate prezentei stirenului.

• Cantitati ridicate de deseuri.

Fabricarea manuala

Materiale folosite:• Orice rasini

termorigide.• Orice tip de armaturi

Aplicatii:• Ambarcatiuni• Rezervaoare de

stocare a apei• Profile arhitecturale.

Fabricarea prin pulverizare

Materiale:• Poliesteri obisnuiti.• Roving din fibre de

sticla

Aplicatii:• Productia de

ambarcatiuni mici• Incinte, cutii• Panouri pentru

caroserii de automobile.

• Goluri

• Distributie neomogena a fibrelor in matrice

• Compozit cu structura corecta

Efectul golurilor asupra

proprietatilor

Surse de goluri

• Aerul blocat intre straturile laminatului• Aerul dizolvat sau volatilele degajate din

rasini• Contractarea rasinii la intarire• Umectare redusa a suprafetei fibrelor• Lacul de impregnare

Efectul consolidarii

prin presiune asupra golurilor

0

25

50

75

100

ppm

Austria, Finland,Germany,

Luxembourg,Sweden

Denmark, Norway, Belgium, France,Italy, Spain,

Switzerland, USA,Netherlands

UK

Limta de expunere maxima permisa (MEL) pentru vaporii de stiren

Formarea cu sacul de vid

• Se foloseste o forma de contact (tipar, matrita).• Fabricare umeda sau folosirea unor materiale

specializate preimpregnate – de obicei rasini epoxidice si altele de inalta performanta, rasini cu timp indelungat de intarire.

• Intarire la temperatura camerei, la temperaturi ridicate, eventual sub vid.

• Se folosesc autoclave pentru o inalta calitate a laminatelor.

Schema procesului (SP Systems)

Sacul de vid

Pregatirea preimpregnatului fibra de carbon/rasina epoxidica

Sacul de vid

Ajustarea manula a preimpregnatului

Sacul de vid

Aplicarea stratului “de cojire” pe interiorul produsului. Ofera o suprafata curata si texturata pentru operatiile urmatoare de lipire sau vopsire.

Sacul de vid

Aplicarea filmului antiaderent (semiporos)

Sacul de vid

Intinderea impasliturii poroase. Banda de etansare este aplicata pe marginile matritei.

Sacul de vid

Atasarea sacului de nylon de banda de etansare.

Plierea portiunilor in exces ale sacului pentru a urma conturul formei.

Sacul de vid

Conectarea sacului de vid la pompa de vid.

Sacul de vidAplicarea vidului – verificarea neetanseitatilor si asigurarea consolidarii.

Paleta de turbina eoliana de 40 m. Foi de furnir/rasina epoxidica inainte de aplicarea sacului de vid.

Paleta de turbina eoliana de 40 m. Aplicarea sacului de vid.

Efectul consolidarii

sub presiune asupra golurilor

Panouri compozite sunt incarcate in autoclava

• Problema cheie!

• Evitarea formarii puntilor la colturile interioare

Vacuum bagging

Disadvantages• High cost and storage

requirements of prepregs.

• High labour/skill content.

• Cost of consumables.• Capital cost of oven /

autoclave.

Advantages• High quality composite

parts.• Large sizes possible.• Relatively low cost,

lightweight tooling.• Clean manufacturing

environment.

Aplicatii ale formarii compozitelor prin metoda sacului de vid

JEC Composites May 2003

Autoclave technology: “Length doesn’t matter”.

Cost increases exponentially with diameter.

Hoop stress d; end load d2

Aeroform Ltd

Lonjeron de 12m pentru A400 (resin film infusion)

GKN Westland Aerospace

Formarea prin transferul rasinii

• Matrite ajustate (pozitiva-negativa) detrmina o cavitate precisa.

• Armatura uscata este preformata intre matrite.

• Lichidul care contine rasina si catalizatorul sunt injectate sub presiune.

RTM schema procesului (www.plastech.co.uk)

Matrite RTM

Partea superioara

Partea inferioara

RTMIntroducerea armaturii preformate

RTM

Inchiderea matritei

Injectarea rasinii

RTM – extragerea piesei

RTM – Acoperis pentru automobil Ford Transit

Plastech Thermoset Tectonics

RTM Aplicatii

Plastech University of Plymouth

RTM - Avantaje

• Tolerante mici la grosime

• Se formeaza doua suprafete- in contact cu matritele

• Continut ridicat de fibre• Reducerea emisiilor de

stiren• Se poate automatiza

RTM - Dezavantaje

• Matrite scumpe• Limitari

dimensionale• Dificultati de control

a curgerii• Proprietatile rasinii

cu vascozitate redusa

Turnarea rasinii sub vid (Vacuum Resin Infusion)

Alte denumiri:

VARTM

RIFT

SCRIMP

Turnarea rasinii sub vid

• Foloseste formarea prin contact.

• Armatura uscata este inchisa etans intr-un sac polimeric.

• Rasina cu catalizatorul sunt turnate in armatura sub vacuum.

Schema procesului (SP Systems)

Turnarea rasinii sub vid

Matrita de contact

Matrita incarcata cu impaslitura de fibre

Turnarea rasinii sub vid

Atasarea partii superioare semirigide

Turnarea sub vid

www.polyworx.com

www.polyworx.com

Turnarea rasinii – avantaje fata de formarea manuala

• Caliatate mult mai buna a laminatelor

• Reducerea emisiiloe de stiren

• Obtinerea laminatelor intr-o singura operatie

Turnarea rasinii – Dezavantaje fata de formarea manuala

• Este necesar un control strict al procesului

• Multe consumabile • Necesita rasina cu

vascozitate redusa.

Turnarea rasinii - avantaje fata de RTM

• Matrite mult mai ieftine• Necesita un echipament

de procesare mai simplu

• Nu sunt restrictii dimensionale

• Se pot adapta matritele existente pentru formarea manuala.

Turnarea rasinii - Devavantaje fata de RTM

• Se formeaza doar o suprafata

• Control mai redus asupra grosimii pieselor

• Turnarea se poate face doar sub presiunea de 1 bar (presiune atmosferica)

Formarea prin infasurare

Filament winding process schematic

Materia prima – fibre continui

Formarea prin infasurareimpregnarea fibrelor; infasurarea pe o

suprafata de rotatie sub tensiune

Avantajele formarii prin infasurare

• Proces rapid• Nivel ridicat de

automatizare posibil• Controlul continutului de

rasina• Cost minim cu fibrele-

materie prima ieftina• Continut ridicat de fibre

– performante mecanice bune

Disadvantages of Filament Winding

• Shape limitations• Difficult to place

axial reinforcement• High mandrel and

equipment costs• Unmoulded outer

surface

Pultruderea

Pultruderea Schema procesului

Matrita de putrudere-detaliu

Injectia directa a rasinii in matrita

Avantajele pultruderii

• Proces rapid si ieftin• Control bun al

continutului de rasina• Formare in mediu

inchis – nivel scazut de emisii

• Cost minim cu fibrele

Dezavantajele pultruderii

• Se pot obtine doar produse cu sectiune transversala omogena pe lungimea produselor

• Costuri ridicate cu matritele prevazute cu dispozitive de incalzire

Turnarea centrifugala

• Armatura si matricea sunt depuse in interiorul unei forme cilindrice• Consolidarea se face in timpul rotirii formei

Depunerea rasinii si fibrelor tocate deposition

Depunerea rasinii de suprafata (gelcoat)

Deschiderea formei pentru evacuarea piesei