Se você entender como o tecido e a fibra de carbono são fabricados, você sabe que é um processo complexo e que consome muita energia, que requer alinhamento dos átomos de carbono, sujeitando-os a altas temperaturas e depois revestindo-os com um produto químico para ajudar a resina a aderir. Mas como essas fibras e tecidos se tornam tubos compostos?
É fácil observar uma seção transversal da tubulação composta e assumir que é uma construção de peça única. O produto acabado certamente é uma peça única, mas isso ocorre apenas porque o processo de resina e cura une tudo. Essa seção do tubo não começou como uma peça única. Começou como várias camadas de fibra ou tecido que foram combinadas com resina para criar o tubo acabado.
Existem quatro processos principais para criar tubos compostos. Esses são:
1. ENVOLVIMENTO ROLO
A embalagem em rolo normalmente é feita com um produto pré-impregnado para garantir consistência. Um pré-impregnado é um produto composto que consiste em tecido ou fibra já impregnada com a resina epóxi necessária para manter tudo unido.
O material pré-impregnado é cortado em camadas com diferentes orientações de fibra. Essas camadas são então enroladas em uma haste cilíndrica conhecida como mandril. O mandril e o pré-impregnado são então embrulhados em um filme plástico para conter a resina epóxi e comprimir as camadas durante a cura. Após a cura, o mandril é removido do centro do tubo acabado.
A embalagem com rolo resulta em máxima consistência em tubos de fibra de carbono e fibra de vidro. O processo também oferece mais customização em termos de configuração de fibra / mandril e quantidades de produção. A embalagem em rolo é o processo preferido para produzir pequenas tiragens.
2. ENROLAMENTO DE FILAMENTOS
O processo de enrolamento do filamento começa com um reboque composto de fibra de carbono, fibra de vidro ou um híbrido de fibra de carbono e fibra de vidro. O reboque é carregado em vários carretéis na parte traseira da máquina de enrolamento. Na frente, há um longo mandril que atua como a forma do tubo.
Para criar a tubulação, um carro percorre o comprimento da máquina para cima e para baixo enquanto o mandril gira. Os rebocadores são aplicados ao mandril em um padrão espiral, como a faixa de um bastão de doces. O ângulo da espiral pode ser ajustado, bem como quantas espirais são necessárias para formar uma camada. Uma vez completamente formado, o tubo é curado antes de ser separado do mandril.
O enrolamento de filamento é mais automatizado que o enrolamento de rolo e, portanto, uma maneira mais econômica de produzir grandes volumes de tubos compostos em um curto espaço de tempo. Muitas vezes, a personalização é mais fácil com o enrolamento de rolos, pois a fibra e a resina podem ser misturadas e combinadas na máquina de enrolamento, em vez de durante o processo de pré-pregagem.
3. PULTRUSÃO
O processo de pultrusão recebe esse nome pela combinação dos princípios de extração e extração. Onde a extrusão força o material através de uma matriz, empurrando-a, a pultrusão realiza a mesma coisa puxando o material através da matriz. A tubulação pultrudada é criada puxando fibra de carbono ou fibra de vidro através de uma matriz aquecida à medida que é impregnada com resina epóxi. O material é puxado sobre um mandril que garante sua forma durante o processo de cura.
A vantagem desse processo é que ele produz um comprimento contínuo e unidirecional da tubulação que pode ser cortada no tamanho após a cura. Como a pultrusão é altamente automatizada, é um processo de produção muito mais econômico do que o enrolamento de rolos ou o enrolamento de filamentos. A pultrusão facilita a produção de tubos em vários comprimentos e espessuras simplesmente alterando o mandril e a matriz.
A desvantagem da pultrusão é que todas as fibras estão orientadas ao longo do eixo do tubo. Ter todas as fibras em uma direção significa que o tubo é muito bom em tensão, mas pode facilmente se dividir em compressão ou torção. A busca por um processo automatizado que possa produzir tubos balanceados nos leva a tranças.
4. PULLBRAIDING
O pullbraiding é uma extensão da pultrusão. Esse processo é essencialmente o mesmo que a pultrusão, com um recurso adicional: as fibras são entrelaçadas enquanto são puxadas pela matriz aquecida e para o mandril. Camadas de ângulos diferentes podem ser feitas variando a trança e até camadas unidirecionais podem ser inseridas.
Tanto a pultrusão quanto a tração, criam produtos acabados com alta rigidez e relação resistência / peso. Mas a principal vantagem do processo de tração é que ele cria um tubo mais equilibrado que funciona sob uma ampla gama de cargas. Ele também adiciona um elemento de beleza estética, pois a trança está mais alinhada com o visual tradicional de "fibra de carbono". E como esse processo é altamente automatizado como a pultrusão, os tubos trançados com tração costumam ser menos dispendiosos do que produtos enrolados em rolo ou enrolados em filamentos.
