Carbon Fiber (CFRP) Pemangkasan dan Pemotongan untuk Industri Manufaktur

Apa itu CFRP?

CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastic) adalah material komposit ringan canggih yang terbuat dari serat karbon dan resin thermosetting.

Machining Carbon Fiber untuk Post Processing

Machining carbon fiber – post processing adalah fase terakhir dan setelah selesai, bagian CFRP siap untuk dimasukkan ke dalam perakitan. Dalam pemrosesan pasca, pemangkasan serat karbon menghilangkan kelebihan material jika diperlukan dan memotong serat karbon digunakan untuk mengolah fitur bagian menjadi CFRP. Menggunakan robot airjet atau robot-robot tak tertandingi akurasi dan kecepatan menggunakan robotika untuk pemangkasan proses pasca CFRP, dan perangkat lunak laser dan teknologi perangkat lunak router dapat membuat semua perbedaan.

Sistem pemangkasan serat karbon robot mudah digunakan, mudah dirawat dan mudah dipulihkan. Learning Path Control (LPC), dan Learning Vibration Control (LVC) yang dikombinasikan dengan teknologi Kontrol Proses Adaptif (APC) meningkatkan kecepatan pemangkasan robot hingga 60% melampaui apa yang mungkin di luar kotak. Accufind dan iRCalibration adalah teknologi yang menggunakan teknologi visi IR dan CCD untuk menjaga akurasi jalur yang tepat sambil mempertahankan pemotongan kecepatan tinggi dari CFRP.

Waterjet, router kering dan teknologi router basah semua bisa cocok untuk pemangkasan serat karbon atau memotong serat karbon tergantung pada sifat-sifat bagian dan persyaratan produksi. Berbagai studi dan tes tersedia untuk menemukan solusi pemotongan serat karbon paling optimal untuk bagian CFRP spesifik.

Serat dalam CFRP

CFRP dimulai sebagai bubuk plastik akrilonitril yang dicampur dengan plastik lain, seperti metil akrilat atau metil metakrilat. Kemudian, dikombinasikan dengan katalis dalam suspensi konvensional atau reaksi polimerisasi larutan untuk membentuk plastik poliakrilonitril.

Plastik kemudian dipintal menjadi serat menggunakan salah satu dari beberapa metode yang berbeda. Dalam beberapa metode, plastik dicampur dengan bahan kimia tertentu dan dipompa melalui jet kecil ke dalam bak mandi kimia atau quench chamber di mana plastik menggumpal dan memadat menjadi serat. Ini mirip dengan proses yang digunakan untuk membentuk serat tekstil poliakrilat. Dalam metode lain, campuran plastik dipanaskan dan dipompa melalui jet kecil ke dalam sebuah ruangan di mana pelarut menguap meninggalkan serat padat. Langkah pemintalan penting karena struktur atom internal dari serat terbentuk selama proses ini.

Kemudian serat dicuci dan direntangkan ke diameter serat yang diinginkan. Peregangan membantu menyelaraskan molekul dalam serat dan memberikan dasar untuk pembentukan kristal karbon terikat erat setelah karbonisasi. Sebelum serat dapat dikarbonisasi mereka harus diubah secara kimia untuk mengubah ikatan atom linier mereka ke ikatan ladder yang lebih stabil. Untuk melakukan ini, serat perlu dipanaskan di udara hingga sekitar 380-600 F selama satu jam atau lebih. Ini membuat serat mengambil molekul oksigen dan mengatur ulang struktur ikatan atom. Setelah proses ini selesai, serat akan distabilkan.

Setelah serat stabil, proses karbonisasi dimulai. Serat dipanaskan sampai 1800F hingga 5300F selama beberapa menit dalam tungku yang diisi dengan campuran gas dan tidak ada oksigen. Kekurangan oksigen mencegah serat dari terbakar pada suhu tinggi yang diperlukan untuk langkah ini. Oksigen dijaga oleh segel udara di mana serat masuk dan keluar dari tungku dan menjaga tekanan gas di dalam tungku lebih tinggi dari tekanan udara luar. Sementara serat dipanaskan mereka mulai kehilangan atom non-karbon mereka dalam bentuk gas seperti uap air, amonia, hidrogen, karbon dioksida, nitrogen dan karbon monoksida.

Ketika atom non-karbon dilepaskan, atom karbon yang tersisa mulai membentuk kristal karbon terikat erat yang sejajar dengan sisi panjang serat. Setelah proses karbonisasi ini selesai, serat akan memiliki permukaan yang tidak berikatan dengan baik. Untuk memberikan sifat ikatan yang lebih baik, permukaannya perlu dioksidasi, memberikan serat tekstur kasar dan meningkatkan kemampuan ikatan mekanisnya.

Selanjutnya adalah proses sizing. Untuk ini serat dilapisi dengan bahan seperti epoksi atau uretana. Ini melindungi serat dari kerusakan pada fase berliku dan menenun. Setelah serat dilapisi, mereka akan berputar ke silinder yang disebut bobbin. Gelendong kemudian dimasukkan ke dalam mesin yang memutar serat menjadi benang. Benang-benang itu kemudian dapat digunakan untuk menenun kain filamen serat karbon.

Pra-Proses

Pada langkah berikutnya, kulit yang ringan dan kuat yang kuat dibuat menggunakan proses yang disebut overlay. Dalam proses ini kain serat karbon diletakkan di atas cetakan dan dikombinasikan dengan resin untuk membuat bentuk akhirnya. Ada dua metode yang dapat digunakan untuk proses overlay. Yang pertama disebut "layup serat karbon basah". Untuk proses ini lembaran serat karbon kering diletakkan di atas cetakan dan resin basah diterapkan padanya. Resin memberikan kekakuan serat karbon dan bertindak sebagai agen pengikat. Proses kedua disebut "pre-preg carbon fiber lay up". Proses ini menggunakan serat yang diresapi dengan pengunduran diri. Pre-preg lay up memberikan ketebalan resin yang jauh lebih seragam daripada metode wet lay up karena penetrasi resin superior dalam serat karbon. Ada juga Resin Transfer Moulding (RTM) – yang berlangsung di langkah berikutnya tetapi menggabungkan langkah pencetakan dan membentuk sebelumnya langkah transfer serat karbon resin menjadi satu proses; lebih lanjut di RTM di bawah.

Molding CFRP

Sekarang CFRP disiapkan untuk membentuk, saatnya untuk membentuknya menjadi bentuk permanen. Ada berbagai teknik yang dapat digunakan untuk proses pencetakan. Yang paling populer adalah pencetakan kompresi. Pencetakan kompresi melibatkan dua dies logam yang dipasang di mesin cetak hidrolik. Bahan CFRP diambil dari lay up dan ditempatkan ke dalam cetakan tekan. Dies kemudian dipanaskan dan ditutup pada CFRP dan hingga 2000psi tekanan diterapkan. Waktu siklus dapat bervariasi tergantung pada ukuran dan ketebalan bagian.

Terobosan baru-baru ini seperti proses "kompresi kompresi basah" BMW telah secara dramatis mengurangi waktu siklus cetakan kompresi. Transfer cetakan resin atau "RTM" adalah teknik cetak yang umum digunakan. Seperti cetakan kompresi, ia fitur mati yang dipasang di pers yang dekat pada CFRP preform. Tidak seperti pencetakan kompresi, resin dan katalis dipompa ke dalam cetakan tertutup selama proses pencetakan melalui port injeksi dalam cetakan. Kedua cetakan dan resin dapat dipanaskan selama RTM tergantung pada aplikasi spesifik. RTM dapat lebih disukai daripada metode pencetakan lainnya karena mengurangi langkah-langkah untuk membuat CFRP dengan menggabungkan beberapa langkah fase pra-pembentukan tradisi ke fase cetakan.

Next post
Carbon Fiber (CFRP) Pemangkasan dan Pemotongan untuk Industri Manufaktur

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *