Complexe holle koolstofvezelonderdelen spuitgieten met siliconenverstevigers

• Welke materialen en welk lamineerproces zijn het beste voor complexe, holle structuren?
• Hoe gebruik je siliconenversterkers op moeilijk te behandelen plaatsen?
• Hoe 'overlappen' te gebruiken om stevigheid te bieden over malsecties, waar de toegang beperkt is.
• Technieken voor het sluiten van matrijzen zonder 'laps' in te sluiten.
• Hoe vacuümzakken maken van holle onderdelen.
• Hoe je gemakkelijk een ultralicht sandwichpaneel kunt maken.
• Hoe de interne structuren van vliegtuigen te verlijmen.

Om een hol onderdeel van koolstofvezel te maken, is een gedeelde mal essentieel. Deze drone romp maakt gebruik van een vierdelige mal gemaakt van XT135 tooling prepreg, inclusief MB1 malbussen voor uitlijning en stevig klemmen.

Hoewel andere composietprocessen, waaronder eenvoudig handlamineren, mogelijk zouden zijn, zijn complexe onderdelen waarvoor split-moulds nodig zijn het gemakkelijkst te produceren met prepreg koolstofvezel waarmee de wapening nauwkeurig kan worden gesneden, inclusief overlappende secties om de verbinding tussen de malsecties te maken, bekend als 'laps'.

Scherpe, gedetailleerde gebieden zoals de achterzijde van de vleugel kunnen erg moeilijk zijn om te vacuümzuigen, wat kan leiden tot brugvorming en speldenprikken of slechte consolidatie. Siliconenverstevigers kunnen in deze gebieden worden gebruikt om het vacumeren te vereenvoudigen en een goede consolidatie te garanderen.

Siliconenverstevigers worden normaal samen met het prepreg laminaat uitgehard bij het eerste gebruik, maar in dit voorbeeld wordt de versteviger voorgevormd en uitgehard zonder enige versteviging in de mal. Dit betekent dat de vorm van de versteviger geen materiaaldikte toelaat, waardoor extra druk wordt uitgeoefend op deze gebieden wanneer de malhelften op elkaar worden geklemd. Dit is echter alleen mogelijk bij dunne laminaten van 1 mm of minder.

Op het oppervlak van de mal wordt verwijderbare folie aangebracht om te voorkomen dat de silicone aan elkaar kleeft. INTENSIL 40 wordt in de gewenste basisvorm gegoten, waarbij luchtlekken in de silicone worden vermeden. De mal wordt gesloten en de silicone wordt van binnenuit gevormd om voor een goede consolidatie te zorgen en om de randen van de versteviger, die anders zelf zakoverbruggingen zouden kunnen veroorzaken, te verstevigen.

De silicone wordt dan bedekt met een beschermfolie, vacuüm verpakt op de normale manier en uitgehard bij 120°C gedurende één uur.

Na uitharding kunnen de siliconenversterkers, die onbeperkt herbruikbaar zijn, uit de mal worden gehaald en zijn ze klaar voor gebruik.

Sjablonen worden gemaakt door het oppervlak van de mal te bedekken met afplaktape, de snijposities te markeren en deze over te brengen op een vlak steunmateriaal dat in vorm wordt gesneden om de basismallen te maken.

Om de twee helften van het onderdeel samen te voegen, kunnen 'overlappen' worden gebruikt. Hierbij komt de wapening aan één kant van de mal voorbij de rand van de mal, terwijl de overeenkomstige laag aan de andere kant van de mal overeenkomstig wordt verkleind. Wanneer de malhelften samengebracht worden, lopen de wapeningslagen door over de scheidingslijn zonder de laminaatdikte in deze gebieden te beïnvloeden. Deze aanpak zorgt voor sterke, naadloze verbindingen zonder dat er interne toegang nodig is om te tapen.

Gebruik de mallen om de prepreg koolstofvezelversterking uit te snijden.

De kit voor de eerste laag wordt precies volgens sjabloon gesneden omdat deze laag gelijk zal eindigen met de rand van de mal. Pas bij het snijden van de kit voor de tweede laag de sjablonen aan om de overlapstrategie mee te nemen, door sommige sjablonen te verlengen en de tegenoverliggende sjablonen evenveel in te korten.

De siliconenversterkers kunnen ook als sjabloon worden gebruikt en moeten op de juiste manier worden uitgebreid.

Voordat u begint met het lamineren van de prepreg wapening in de mal, moet u ervoor zorgen dat de mallen goed voorbereid zijn met een geschikt lossingsmiddel, zoals Easy-Lease CR1 Chemical Release Agent.

Lamineer de eerste laag in de bovenste en onderste helften van de mal en let daarbij goed op dat het laminaat niet overlapt, vooral in krappe hoeken. De wapening wordt dan voorzichtig gelijk met de omtrek van de mal afgeknipt met een scalpel, waarbij het mesje plat op de flens van de mal moet liggen om deze niet te beschadigen.

De tweede lagen worden dan in de mal gelamineerd. Aan de ene kant komt de wapening 10 mm voorbij de rand van de mal, aan de andere kant komt de wapening 10 mm te kort.

De barrières worden aan de onderste helft van de mal bevestigd en de wapening voor de vleugelwortels, met een verlengstuk van 10 mm rondom, wordt op zijn plaats gelamineerd.

De siliconenversterkers voor de vleugelwortel worden verpakt in verwijderbare folie om ze gemakkelijk te kunnen verwijderen en om afbraak van de siliconen tijdens het uitharden te voorkomen. Daarna worden ze stevig tegen de barrières geplaatst en wordt de bovenste schoot omgevouwen, klaar om de mal te sluiten.

De verlengde schoot rond de omtrek van de mal wordt voorzichtig naar binnen gevouwen, klaar om te worden gesloten en kan op zijn plaats worden gehouden met wat plakband.

Breng de twee helften van de mal voorzichtig naar elkaar toe en kijk waar mogelijk of de overlappen nog goed in de holte van het onderdeel gevouwen zitten. Zodra de mallen bij elkaar zijn, kan de ontkoppeltape eruit worden geschoven, zodat de overlappen zich naar de andere kant van de mal kunnen ontvouwen. Controleer of er geen overlappen vastzitten tussen de matrijshelften en klem de matrijzen aan elkaar via de matrijsbussen.

Voor het opzakken van holle onderdelen is een vacuümzak nodig die groot genoeg is om in zichzelf om te keren in de mal. Er moet goed op worden gelet dat de zak alle contouren volgt zonder te overbruggen of uit te rekken, hoewel dit veel eenvoudiger is met de intensifiers die de moeilijkste gebieden voor hun rekening nemen.

Na het verpakken wordt het onderdeel in de oven geladen en uitgehard met de standaard XC110 uithardingscyclus onder volledig vacuüm.

Na uitharding worden de barrières verwijderd, de matrijsdelen losgeschroefd en kan het onderdeel uit de matrijs worden gehaald.

Verwijder de harsuitslag en schuur de rand glad met Perma-Grit schuurblokken en schuurpapier. Het gat voor de rondhoutbuis wordt uitgesneden met een Perma-Grit rotatiegereedschap.

Onderdelen voor de interne structuur, zoals langsdragers, vloer en ribben, zijn gemaakt van lichtgewicht koolstofvezel sandwichpanelen. Het paneel is gemaakt met een enkele laag van 210 g prepreg koolstofvezel aan weerszijden van een laag 3 mm Rohacell PMI-schuim, vacuüm verpakt tegen een glasplaat met de standaard XC110 uithardingscyclus.

De onderdelen worden vervolgens uit het paneel gesneden op een 3-assige CNC voor precisie, maar kunnen ook gemakkelijk met de hand worden gesneden. Onderdelen die zwaarder worden belast, zoals de motorbevestiging, worden uit massief 2 mm koolstofvezelplaat gesneden.

De te lijmen oppervlakken worden voorbereid met schuurpapier en vervolgens ontvet met 100% IPA hechtpreparatiedoekjes.

De structuur wordt op zijn plaats gelijmd met Permabond ET4528 (of ET5429 als een langere werktijd nodig is), dat een extreem sterke verbinding tussen koolstofvezelcomponenten biedt, zelfs bij 'randverbindingen' met een klein oppervlak.

Voordat het onderdeel wordt geverfd, wordt het geslepen met schuurpapier korrel 400 en grondig gereinigd en ontvet met zeepwater.

Een enkele laag Fantom Clear CX, gevolgd door een lichte afvlakking en een laatste afwerkingslaag resulteert in een uitzonderlijke satijnen afwerking terwijl het slechts ongeveer 10 gram gewicht toevoegt.