Les matériaux composites en fibre de carbone doivent être traités par des procédés de moulage, du préimprégné aux pièces finales. Avec le développement de la technologie de la fibre de carbone, le processus de moulage des matériaux composites en fibre de carbone s'améliore également constamment. Cependant, les différents procédés de moulage des matériaux composites en fibre de carbone n'existent pas de manière à être mis à jour et éliminés. Souvent, plusieurs procédés coexistent pour obtenir les meilleurs effets dans différentes conditions et circonstances. La liste suivante répertorie les 12 procédés de moulage de composites en fibre de carbone les plus couramment utilisés à ce stade. Voyons lesquels vous connaissez.
Procédé de moulage par pulvérisation
Il s'agit d'un type de moulage à basse pression dans le processus de pose manuelle. Après que la fibre raccourcie et la résine ont été mélangées par un pistolet pulvérisateur, de l'air comprimé est pulvérisé sur le moule. Une fois l'épaisseur prédéterminée atteinte, il est pressé manuellement avec un rouleau en caoutchouc puis durci. Un processus de moulage semi-mécanisé créé pour améliorer le moulage par pose manuelle présente un certain degré d'amélioration de l'efficacité du travail, mais il ne peut toujours pas répondre à la production de masse. Il est utilisé pour fabriquer des couches de transition pour les carrosseries, les coques, les baignoires et les réservoirs de stockage d'automobiles.
Moulage par enroulement
La bande continue de fibres ou de tissu imprégnée de colle à base de résine est enroulée sur le moule central selon un certain motif, puis durcie et démoulée pour devenir un produit composite. Le moulage par enroulement de fibres de carbone peut tirer pleinement parti de sa résistance spécifique élevée, de son module spécifique élevé et de sa faible densité. La structure du produit est simple et peut être utilisée pour fabriquer des cylindres, des sphères et certains corps rotatifs à courbure positive ou des produits cylindriques en fibre de carbone.
Moulage liquide
Le processus de synthèse des monomères liquides en polymères à haut poids moléculaire, puis de durcissement des polymères en matériaux composites, est modifié pour être réalisé directement dans le moule en même temps, ce qui non seulement réduit la consommation d'énergie du processus, mais raccourcit également le cycle de moulage (il ne faut qu'environ 2 minutes pour terminer un produit). Cependant, l'application de ce procédé doit être basée sur un transport et un dosage précis par pipeline ainsi que sur un contrôle automatique de la température et de la pression. Il appartient à l'intersection des matériaux polymères et de la science et de la technologie de pointe modernes, et son application actuelle n'est pas très large.
Le moulage liquide comprend principalement : le processus de moulage RTM, le moulage RFI et le moulage VARI.
Le principal avantage du procédé de moulage par infiltration de film de résine (RFI) est que le moule est plus simple que le moule du procédé RTM, la résine s'écoule dans le sens de l'épaisseur, il est plus facile d'infiltrer la fibre, il n'y a pas de préimprégné et le coût est inférieur. Cependant, la précision dimensionnelle et la qualité de surface du produit obtenu ne sont pas aussi bonnes que celles du procédé RTM, la teneur en vides est plus élevée et l'efficacité est légèrement inférieure. Il convient à la production de grandes pièces plates ou de pièces courbes simples.
Les avantages du procédé de moulage assisté par vide (VARI) sont une utilisation élevée de matières premières, moins de finition et de traitement des pièces, pas besoin de préimprégner, un faible coût et une utilisation adaptée à la production de grandes pièces structurelles de panneaux muraux à température ambiante ou à basse température. Mais les inconvénients sont similaires à ceux du procédé de moulage RFI.
Moulage par transfert de résine (RTM)
La technologie de moulage par transfert de résine (RTM : Resin Transfer Molding) est une méthode de fabrication de matériaux composites à faible coût, qui était à l'origine principalement utilisée pour les pièces structurelles porteuses secondaires des avions, telles que les portes et les capots d'inspection. En 1996, l'Agence américaine des projets de recherche avancée de défense a mené des recherches sur la technologie de fabrication RTM à faible coût pour les composants porteurs principaux à haute résistance. La technologie RTM présente les avantages d'une efficacité élevée, d'un faible coût, d'une bonne qualité des pièces, d'une grande précision dimensionnelle et d'un faible impact environnemental. Elle peut être utilisée pour le moulage de pièces composites de grande taille, complexes et à haute résistance. Elle est devenue l'une des directions de recherche les plus actives dans le domaine du traitement des matériaux aérospatiaux ces dernières années.
Moulage par compression
Placez le préimprégné en fibre de carbone entre les moules supérieur et inférieur, fermez le moule et placez le moule sur la table de moulage hydraulique. Après une certaine période de haute température et de haute pression pour solidifier la résine, retirez le produit en fibre de carbone. Cette technologie de moulage présente les avantages d'une efficacité élevée, d'une bonne qualité de produit, d'une grande précision dimensionnelle et d'un faible impact environnemental. Elle convient au moulage par lots de pièces composites à haute résistance. Cependant, la fabrication initiale du moule est complexe, l'investissement est élevé et la taille de la pièce est limitée par la taille de la presse.
Moulage par injection
Il s'agit d'une nouvelle technologie. L'équipement Bole CIML intègre le procédé traditionnel « méthode en plusieurs étapes » dans une « méthode en une étape », ce qui raccourcit considérablement le flux du processus et conserve mieux la longueur des fibres, atteignant ainsi l'objectif d'une production économe en énergie et efficace. En surmontant une série de problèmes techniques clés tels que l'optimisation de la formule, le système de mélange, le système de contrôle intelligent et l'optimisation des paramètres du processus de moulage dans la fabrication des matériaux et des équipements, il répond pleinement aux exigences de l'allègement automobile en termes de résistance du produit, de coût, d'efficacité, etc., et peut être qualifié d'outil d'équipement sur mesure pour l'allègement automobile.
Méthode de moulage par superposition manuelle - moulage par couche humide
Appliquer l'agent de démoulage et le gel coat sur la surface de travail du moule, poser le préimprégné en fibre de carbone coupé sur la surface de travail du moule, appliquer au pinceau ou pulvériser la colle du système de résine, et après avoir atteint l'épaisseur requise, mouler, durcir et démouler. Aujourd'hui, avec la technologie de préparation hautement développée, le processus de pose manuelle est encore largement utilisé dans de nombreux domaines tels que les conteneurs pétrochimiques, les réservoirs de stockage et les coques d'automobiles en raison de ses avantages de processus simple, de faible investissement et de large application. Ses inconvénients sont une texture lâche, une faible densité, une faible résistance du produit, et il repose principalement sur le travail manuel, une qualité instable et une faible efficacité de production.
Autoclave à vide
Les ébauches en matériaux composites obtenues par empilement de préimprégnés monocouches dans une direction prédéterminée sont placées dans l'autoclave et le processus de durcissement est terminé à une certaine température et pression. L'autoclave est un récipient sous pression spécial qui peut supporter et réguler une certaine plage de température et de pression. Les ébauches sont posées sur la surface du moule avec un agent de démoulage, puis recouvertes d'un tissu antiadhésif poreux (film), d'un feutre adhésif et d'un feutre respirant, puis scellées dans un sac sous vide, puis placées dans l'autoclave. Avant le chauffage et le durcissement, le sac est d'abord évacué pour éliminer l'air et les substances volatiles, puis chauffé, pressurisé et durci selon le système de durcissement des différentes résines. La formulation et la mise en œuvre du système de durcissement sont la clé pour garantir la qualité des pièces moulées en autoclave.
Suzhou Norn Composite Materials a utilisé le procédé de moulage en autoclave lors de la personnalisation de caisses de transport militaires pour une entreprise militaire. Les caisses de transport militaires produites ont une apparence lisse et une structure stable, et ont finalement passé avec succès l'examen d'acceptation militaire. Le procédé de moulage en autoclave sous vide présente de nombreux avantages. Il peut non seulement solidifier des stratifiés de différentes épaisseurs et fabriquer des pièces aux surfaces courbes complexes, mais possède également des propriétés mécaniques très fiables. Cependant, le moulage en autoclave sous vide correspondant présente également certains inconvénients, tels que la taille des pièces est limitée par la taille de l'autoclave et la consommation d'énergie est élevée, ce qui entraîne des coûts d'exploitation relativement élevés.
Introduction au vide
En abrégé VIP, les matériaux composites en fibre de carbone « secs » sont déposés sur le moule, puis les sacs sous vide sont placés et le vide est extrait du système pour former une pression négative dans la cavité du moule. La pression générée par le vide est utilisée pour presser la résine insaturée dans la couche de fibre à travers la canalisation pré-posée, de sorte que la résine puisse s'infiltrer dans le matériau de renforcement et finalement remplir tout le moule. Une fois le produit durci, le matériau du sac sous vide est retiré pour obtenir le produit souhaité du moule.
Dans un environnement sous vide, la résine imprègne la fibre de carbone et très peu de bulles sont générées dans le produit. Le produit a une résistance plus élevée et un poids plus léger, et la qualité du produit est relativement stable. De plus, la perte de résine est réduite. Un seul côté du moule peut être utilisé pour obtenir un produit avec des surfaces lisses et plates des deux côtés, et l'épaisseur du produit peut être mieux contrôlée. Il est généralement utilisé dans les gouvernails et les boucliers radar dans l'industrie nautique, les pales et les capots de moteur dans l'énergie éolienne, et divers toits, pare-brise et compartiments dans l'industrie automobile.
Chauffage par induction 3iTech
Un nouveau procédé de chauffage par induction intégrant des capteurs dans le moule permet de traiter la fibre de carbone à une température de 20 degrés et de chauffer la surface du moule à l'aide de capteurs intégrés à l'intérieur du moule par conduction thermique. Il s'agit d'une technologie complémentaire lancée par la société émergente RocTool sur le système Cage. L'induction électromagnétique permet de chauffer rapidement le moule et de bien contrôler la température locale. Son avantage est qu'elle réduit considérablement le temps de cycle et les coûts des composants. Cependant, cette technologie n'est pas adaptée aux composants de grande taille à l'heure actuelle et le rendement associé doit être suffisamment important.
Moulage par laminage
Les préimprégnés sont placés couche par couche entre les moules plats supérieur et inférieur pour la pressurisation et le chauffage pour le durcissement. Ce procédé peut hériter directement des méthodes et équipements de production du contreplaqué de bois, et l'améliorer et le perfectionner en fonction des propriétés rhéologiques de la résine. Le procédé de moulage par laminage est principalement utilisé pour produire des matériaux composites de diverses spécifications et utilisations différentes. Il présente les caractéristiques d'une mécanisation et d'une automatisation élevées, d'une qualité de produit stable, etc., mais l'investissement ponctuel dans l'équipement est important.
Moulage par pultrusion
Sous l'action de la traction, des câbles, des courroies ou des tissus en fibre de carbone continus imprégnés de colle à base de résine sont formés et durcis à travers une matrice d'extrusion pour produire en continu des profilés de longueur illimitée. Le moulage par pultrusion est un procédé spécial dans le processus de moulage composite. Son avantage est que le processus de production peut être entièrement automatisé et que l'efficacité de la production est élevée.
La fraction massique de fibres dans les produits pultrudés peut atteindre 80 %. L'imprégnation est réalisée sous tension, ce qui permet de jouer pleinement le rôle de matériaux de renforcement. Le produit a une résistance élevée. La résistance longitudinale et transversale du produit fini peut être ajustée arbitrairement, ce qui peut répondre aux différentes exigences de propriétés mécaniques du produit. Ce procédé convient à la production de profilés de différentes formes de section transversale, tels que des tubes en I, coudés, rainurés, de forme spéciale et des profilés de section transversale combinés composés des formes de section transversale ci-dessus.
Depuis sa création, Suzhou Noen Composite Materials s'est concentrée sur le domaine de la fibre de carbone. Elle est non seulement équipée d'équipements complets de production de noyaux en fibre de carbone, tels que des machines de moulage par pressage à chaud en fibre de carbone, des fours de durcissement en autoclave, etc., mais a également mis en place un laboratoire dédié à l'analyse et au développement de matériaux fonctionnels innovants. Dans l'industrie de la fibre de carbone, elle a toujours adhéré au principe du client d'abord et a fourni aux clients des produits en fibre de carbone de plus haute qualité.