Hoe een eenvoudig koolstofvezel onderdeel handmatig te lamineren & vacuümzakken

Wat U Zult Leren

• Hoe de Koolstofvezel Laminering Starterkit te gebruiken
• Hoe een basis koolstofvezel onderdeel met de hand te lamineren
• Een met de hand gelamineerd onderdeel vacuüm zuigen met professioneel apparatuur
• Hoe een handgelamineerd onderdeel vacuüm te verpakken met huishoudelijke apparatuur

In deze videotutorial gebruiken we de 'offset' composietmal die we in de vorige tutorial hebben gemaakt om een koolstofvezel fietsframebeschermer te produceren met behulp van een handlaminering of 'natte-laminering' proces.

Nadat we het onderdeel hebben gelamineerd met de materialen uit onze Koolstofvezel Lamineren Starter Kit, gaan we verder met het vacuümzakken van het onderdeel met behulp van een vacuümpomp en conventionele vacuümzakverbruiksartikelen. Later in de tutorial demonstreren we ook hoe het vacuümzakproces kan worden uitgevoerd met minimale specialistische apparatuur, zoals een huishoudelijke stofzuiger en vacuümopbergzakken.

Deze tutorial kan worden gevolgd, ongeacht of u van plan bent het gelamineerde onderdeel te vacuümzakken; tot aan de vacuümzakfase is het proces exact hetzelfde.

Er zijn veel verschillende manieren waarop koolstofvezelonderdelen kunnen worden geproduceerd, waaronder harsinfusie, prepreg, heetpersen en RTM, maar in deze videotutorial bekijken we de eenvoudigste methode van allemaal: handlamineren of 'natte lay-up'. We gaan echter een stap verder door het onderdeel vacuüm te verpakken om het risico op luchtingeslotenheden of overbrugging te verminderen, overtollige hars te verwijderen en de oppervlakteafwerking van het onderdeel te verbeteren.

Bij de natte-lamineermethode wordt koolstofvezeldoek laag voor laag aan de mal toegevoegd, en elke laag wordt handmatig met hars bevochtigd, met behulp van een kwast of roller. Zodra alle versterking aan de mal is toegevoegd en met hars is bevochtigd, kan het onderdeel in dit stadium gewoon op kamertemperatuur uitharden. Als u echter van plan bent het onderdeel te vacuümzakken, moet dit onmiddellijk gebeuren voordat de hars begint uit te harden.

Bij het werken met koolstofvezel wordt bijna altijd aanbevolen om 'epoxy' hars te gebruiken als matrix (de 'lijm' die de koolstofvezel bij elkaar houdt). Dit komt omdat koolstofvezel een hoogwaardige versterking is en het daarom logisch is om een hoogwaardige hars te gebruiken die daarbij past, anders zal de prestatie van de koolstofvezel worden beperkt door de prestatie van de hars.

Bij het lamineren van onderdelen met epoxyhars wordt sterk aanbevolen om geen mallen te gebruiken die een polyester gelcoat oppervlak hebben, dit komt omdat epoxyhars de neiging heeft slecht te hechten aan polyester gelcoat, zelfs wanneer meerdere lagen lossingsmiddel zijn aangebracht. In plaats daarvan is het veel beter om mallen te gebruiken met een oppervlak gemaakt van epoxy gelcoat (zoals onze EG60 Epoxy Tooling Gelcoat) of een vinylester gelcoat (zoals onze Uni-Mould Tooling Gelcoat).

In deze tutorial gebruiken we een composietmal die we in een eerdere tutorial hebben gemaakt met behulp van onze Epoxy Mal Starterkit; de kit gebruikt een epoxy gelcoat en is 100% geschikt voor het maken van onderdelen op basis van epoxyhars.

Voordat u begint, als u uw onderdeel in een composietmal lamineert, zorg er dan voor dat u een mal gebruikt die een 'epoxy' of 'vinylester' gelcoat heeft; dit zorgt voor een gemakkelijke en betrouwbare lossing uit de mal. Zie de opmerkingen hierboven over Materiaalcompatibiliteit.

Om te voorkomen dat het onderdeel dat u gaat lamineren in de mal blijft plakken, beginnen we met het aanbrengen van meerdere lagen van een geschikt lossingsmiddel. In deze tutorial gebruiken we de Number 8 Lossingswas die is inbegrepen in onze Epoxy Mallenbouw Starterkit.

Er worden 5 lagen was aangebracht door de was op te wrijven, 10-15 minuten te wachten en vervolgens de was voorzichtig op te poetsen tot een glans voordat de volgende laag wordt aangebracht.

Handmatig lamineren van het koolstofvezel onderdeel

Om een klein koolstofvezel onderdeel te maken, vergelijkbaar met dat in deze tutorial, bevat onze Koolstofvezel Lamineren Starterkit alle benodigde basismaterialen en uitrusting, waaronder 210g koolstofvezeldoek en hoogwaardige epoxy lamineerhars, samen met basisbenodigdheden zoals mengbekers, handschoenen en lamineerkwasten.

We hebben ook een digitale weegschaal nodig voor het afmeten van de hars en een schaar voor het knippen van het koolstofweefsel.

Het onderdeel vacuüm verpakken met professioneel apparatuur

Om het onderdeel vacuüm te verpakken met conventionele industriële materialen en uitrusting, gebruikten we onze EC4 tweetraps composiet vacuümpomp, VB160 vacuümfolie, PP180 peel ply, BR180 ademdoek, ST150 afdichtingstape en een doorvoerconnector.

Het onderdeel vacuüm verpakken met een huishoudelijke stofzuiger en vacuüm opbergzakken

Als alternatief voor de professioneel apparatuur en materialen kan het vacuümzakken van kleine onderdelen worden uitgevoerd met een minimum aan gespecialiseerde apparatuur. Voor dit proces heb je alleen de PP180 peel-ply en BR180 breather cloth nodig, samen met een huishoudstofzuiger en een afsluitbare vacuümzak.

Koolstofvezeldoek kan eenvoudig worden geknipt met een normale huishoudschaar. Als u regelmatig met koolstofvezel werkt, dan gaat een gespecialiseerde koolstofvezelschaar of koolstofvezelschaar vele jaren mee en maakt het de klus nog eenvoudiger.

Om ervoor te zorgen dat u de koolstofvezeldoek in een rechte lijn snijdt, kan er een knip worden gemaakt en een enkele koolstofvezeltouw uit de stof worden getrokken, waardoor een gemakkelijk te volgen snijlijn ontstaat.

In ons voorbeeld gebruiken we 6 lagen koolstofvezeldoek. Elke laag van 210g koolstofvezeldoek is ongeveer 0.25mm dik en dus zullen 6 lagen resulteren in een laminaatdikte van ongeveer 1.5mm.

Om ervoor te zorgen dat u het gelamineerde onderdeel zo snel mogelijk onder vacuüm krijgt, is het belangrijk om uw vacuümzak van tevoren voor te bereiden.

VB160 vacuümfolie wordt gesneden tot een gevouwen vel dat aanzienlijk groter is dan het onderdeel dat u erin plaatst. Gebruik waar mogelijk een van de bestaande 'randen' van de vacuümfolie om de benodigde hoeveelheid afdichtingstape te verminderen.

ST150 afdichtingstape wordt rond de rand van de zak geplaatst, klaar om de afdichting te vormen. De randen kunnen van tevoren worden afgedicht, waarbij slechts één rand onverzegeld blijft, klaar om het onderdeel in te laden.

Er wordt een klein gat in de zak gemaakt en een TBC2 doorvoerconnector wordt door het gat geplaatst en stevig gesloten. Een stuk BR180 ademdoek wordt onder de connector geplaatst om een luchtpad te garanderen tussen de connector en de plaats waar het onderdeel zal worden gepositioneerd.

De TBC2 doorvoerconnector wordt aangesloten op de vacuümpomp. Dit kan direct (vaak met behulp van een vrouwelijke-vrouwelijke ¼ draaiklep en 8mm ID slangtule) of, zoals gedemonstreerd in deze tutorial, met behulp van een VC200 snelkoppeling.

EL2 Epoxy Lamineerhars is een uitstekende keuze voor het handmatig lamineren van koolstofvezelonderdelen, inclusief onderdelen met een cosmetische afwerking, omdat het uitstekende mechanische eigenschappen combineert met een zeer goede helderheid en natuurlijke UV-stabiliteit. Het biedt ook een snelle bevochtiging van de wapening en minimale luchtbellen.

EL2 moet nauwkeurig worden afgemeten en grondig worden gemengd volgens de instructies. Eenmaal gemengd, is de potlife van de hars ongeveer 10 minuten, dus u moet onmiddellijk beginnen met lamineren.

De truc om een koolstofvezelonderdeel correct met de hand te lamineren is om de wapening voorzichtig te behandelen, te voorkomen dat deze te veel wordt gesleept met de kwast of roller, en ook om overmatige hoeveelheden hars te vermijden, wat het onderdeel zwaarder zal maken dan nodig is.

Begin met het royaal aanbrengen van een laag hars direct op de mal. Maak u geen zorgen als de hars lijkt te 'terugtrekken' en 'visogen' vormt in strepen; dit is vrij normaal, vooral op een sterk gewaxte mal.

Plaats de eerste laag voorgesneden koolstofvezeldoek direct op de natte hars in de mal. De hars op de mal helpt het koolstofdoek op zijn plaats te houden terwijl u het koolstofvezeldoek grondiger in het oppervlak van de mal drukt, waarbij u de hars door het doek heen werkt.

Zodra de doek volledig verzadigd lijkt te zijn, kan een nieuwe harslaag worden aangebracht, waardoor de eerste doeklaag vrij harsrijk wordt, en vervolgens kan de volgende laag droge koolstofdoek op de natte hars worden toegevoegd. Druk nogmaals, zonder meer hars toe te voegen, de versterking stevig tegen het maloppervlak, waardoor de hars van onderaf in de nieuwe doeklaag wordt gedrukt.

Dit proces wordt herhaald totdat alle lagen koolstofvezeldoek in de mal zijn gelamineerd.

Op dit punt is de laminering voltooid en als u niet van plan bent om het onderdeel vacuüm te zakken, kunt u het nu gewoon laten uitharden. Als alternatief kunt u de 'professionele apparatuur' of 'huishoudelijke apparatuur' methoden van vacuümzakken in de volgende fasen volgen.

Er zijn veel verschillende combinaties van vacuümzakverbruiksartikelen en vacuümdruk die kunnen worden gebruikt om een nat-laminaat vacuüm te verpakken, en de juiste keuze zal afhangen van de prioriteiten voor het afgewerkte onderdeel. In het geval van dit onderdeel is onze prioriteit het bereiken van de best mogelijke oppervlakteafwerking, wat volgens ons het beste kan worden gedaan met een laag vacuümniveau (ongeveer 20%) in combinatie met een peel-ply en een ademdoek. Bij gebruik van een hogedrukvacuümpomp, zoals onze EC4, zal het nodig zijn om een vacuümregelaar te gebruiken om het vacuümniveau van bijna 100% te verlagen tot slechts 20%. Het draaien van 100% vacuüm (of bijna), vooral met deze vacuümzakopbouw, zal te veel hars uit het laminaat trekken, wat resulteert in een zwakker laminaat en een oppervlakteafwerking met pinholes.

PP180 peel-ply wordt op maat gesneden en direct op het natte laminaat gelegd. Peel-ply is een geweven nylon doek waarin overtollige hars gemakkelijk kan worden geabsorbeerd en doorgelaten, maar die over het algemeen zonder al te veel moeite van het uitgeharde laminaat kan worden verwijderd.

Vervolgens voegen we een laag BR180 ademdoek toe. Dit is een niet-geweven viltachtig materiaal dat een luchtpad naar de vacuümpompconnector zal handhaven en ook overtollige hars zal absorberen.

Met de peel-ply en breather op hun plaats, wordt de mal in de voorbereide vacuümzak geplaatst en wordt de afdichtingstape aangebracht om de zak rond de mal en het onderdeel te sluiten.

De vacuümpomp wordt dan ingeschakeld en de vacuümregelaar wordt ingesteld op 20% vacuüm.

De vacuümzak moet zorgvuldig worden gepositioneerd en gemanipuleerd, zodat er geen overbrugging van de folie is aan de binnenkant van hoeken en de folie volledig in alle details en contouren van de mal wordt gedrukt.

De vacuümpomp blijft nu draaien terwijl de hars zijn initiële uitharding bereikt; met de EL2 Epoxy Lamineerhars en de AT30 FAST verharder duurt dit ongeveer 6 uur. Op dit moment kan de pomp worden uitgeschakeld terwijl de hars volledig uithardt.

Zodra volledig uitgehard, kan het onderdeel uit de mal worden verwijderd. Pas op voor scherpe splinters. Een volledig uitgehard onderdeel moet een scherp 'klinkend' geluid maken wanneer erop wordt getikt. Een dof geluid bij het tikken is een indicatie dat de hars nog niet volledig is uitgehard; in dit geval moet het onderdeel terug in de mal worden geplaatst om vervorming te voorkomen terwijl het de volledige uitharding bereikt.

Als alternatief voor vacuümzakken met conventionele professionele apparatuur, bevat deze handleiding instructies over hoe een klein koolstofvezel onderdeel succesvol vacuüm kan worden verpakt met behulp van een huishoudelijke stofzuiger en herbruikbare vacuüm opbergzakken.

Onze eigen tests hebben aangetoond dat de meeste huishoudelijke stofzuigers ongeveer 20% vacuüm genereren, wat het ideale vacuümniveau is voor het bereiken van de beste cosmetische afwerking.

Om deze methode te volgen, wordt, na het aanbrengen van de peel-ply en de ademende laag op het natte laminaat, de mal in een vacuüm opbergzak geplaatst en afgesloten met de normale sluiting van de zak. Vervolgens wordt een stofzuiger aangesloten op het ventiel van de zak en gebruikt om een vacuüm op de zak te trekken, waarna deze wordt uitgeschakeld en de dop terug op het ventiel wordt geschroefd. Net als bij de professionele methode is het belangrijk om de vacuümzak zorgvuldig te positioneren en te manipuleren om bridging te voorkomen en ervoor te zorgen dat de zak perfect de contouren van de mal volgt.

Het onderdeel kan nu volledig uitharden voordat het wordt ontmald.

In deze handleiding hebben we de 210g 2x2 twill 3k koolstofvezeldoek gebruikt die is inbegrepen in de lamineer starter kit. Dit type koolstofvezeldoek is verreweg onze meest populaire doek en heeft het klassieke diagonale weefpatroon dat mensen het meest associëren met koolstofvezel. Het heeft ook uitstekende mechanische eigenschappen en is – net als elke versterking van Easy Composites – van premium kwaliteit met een uitstekend cosmetisch uiterlijk.

Bij gebruik van het nat-in-nat-proces kan een enorm scala aan alternatieve verstevigingen worden gebruikt; in feite kan vrijwel elk type droge composietversteviging met dit proces worden gebruikt. Dit betekent dat hybride verstevigingen zoals koolstof/Kevlar, of gekleurde koolstofvezel kunnen worden gebruikt, samen met gigantische patroon 'spread-touw' koolstofvezel, geweven glas, pure Kevlar versteviging en zelfs natuurlijke vezelverstevigingen. Experimenteer gerust met een reeks verschillende geweven verstevigingen voor uw projecten.