Complexe Holle Koolstofvezelonderdelen Spuitgieten met Siliconenverstevigers

• Welke materialen en welk lamineerproces zijn het meest geschikt voor complexe, holle structuren.
• Hoe siliconen intensifiers te gebruiken in moeilijk te vacuümzakken gebieden.
• Hoe 'laps' te gebruiken om sterkte te bieden over vormdelen, waar de toegang beperkt is.
• Technieken voor het sluiten van de mal zonder 'laps' in te sluiten.
• Hoe holle componenten te vacuümzakken.
• Hoe eenvoudig een ultralicht sandwichpaneel te creëren.
• Hoe interne vliegtuigstructuren te verlijmen.

Om een hol koolstofvezel onderdeel te creëren, is een gesplitste mal essentieel. Deze droneromp maakt gebruik van een vierdelige mal gemaakt van XT135 tooling prepreg, inclusief MB1 malbussen voor uitlijning en veilige klemming.

Hoewel andere composietprocessen, inclusief basis handlaminatie, mogelijk zouden zijn, zijn complexe componenten die gesplitste mallen vereisen het gemakkelijkst te produceren met prepreg koolstofvezel, wat een nauwkeurige snede van de wapening mogelijk maakt, inclusief overlappende secties om de verbinding tussen maldelen te creëren, bekend als 'laps' (overlappingen).

Scherpe, gedetailleerde gebieden zoals de achterrand van een vleugel kunnen zeer moeilijk vacuüm te verpakken zijn, wat mogelijk kan leiden tot overbrugging en pinholes of slechte consolidatie. Siliconen intensifiers kunnen in deze gebieden worden gebruikt om het vacuüm verpakken te vereenvoudigen en een goede consolidatie te garanderen.

Siliconen intensifiers worden normaal gesproken bij het eerste gebruik samen met het prepreg laminaat mee-uitgehard, maar in dit voorbeeld zal de intensifier worden voorgevormd en uitgehard zonder enige versterking in de mal. Dit betekent dat de vorm van de intensifier geen materiaaldikte toelaat, waardoor extra druk wordt uitgeoefend op deze gebieden wanneer de malhelften worden samengeklemd; dit is echter alleen mogelijk bij dunne laminaten van 1mm of minder.

Loslaatfolie wordt op het vormoppervlak aangebracht om siliconenhechting te voorkomen. INTENSIL 40 wordt in de gewenste basisvorm gegoten, waarbij luchtbellen in de siliconen worden vermeden. De mal wordt gesloten en de siliconen worden van binnenuit gevormd om een goede consolidatie te garanderen en de randen van de intensifier af te vlakken, die anders hun eigen bag bridging zouden kunnen veroorzaken.

De siliconen worden vervolgens afgedekt met lossingsfolie, op de normale manier vacuüm verpakt en gedurende één uur uitgehard bij 120°C.

Eenmaal uitgehard kunnen de siliconen intensifiers, die onbeperkt herbruikbaar zijn, uit de mal worden verwijderd en zijn ze klaar voor gebruik.

Sjablonen worden gemaakt door het oppervlak van de mal te bedekken met afplaktape, snijposities te markeren en deze over te brengen op een vlak rugmateriaal dat op maat wordt gesneden om de basissjablonen te vormen.

Om de twee helften van het onderdeel met elkaar te verbinden, kunnen 'overlappen' worden gebruikt. Hierbij strekt de wapening aan één zijde van de mal zich uit voorbij de rand van de mal, terwijl de overeenkomstige laag aan de andere zijde van de mal dienovereenkomstig wordt gereduceerd. Wanneer de malhelften samengevoegd worden, strekken lagen wapening zich uit over de scheidingslijn zonder de laminaatdikte in deze gebieden te beïnvloeden. Deze aanpak zorgt voor sterke, naadloze verbindingen zonder interne toegang voor het aanbrengen van tape te vereisen.

Gebruik de sjablonen om de kit van prepreg koolstof weefsel te snijden.

De kit voor de eerste laag wordt exact op maat gesneden volgens de mal, omdat deze laag gelijk zal liggen met de rand van de mal. Bij het snijden van de kit voor de tweede laag, past u de mallen aan om de overlapstrategie op te nemen, waarbij sommige mallen worden verlengd en de tegenoverliggende mallen met dezelfde hoeveelheid worden ingekort.

De siliconen intensifiers kunnen ook als sjablonen worden gebruikt en moeten op passende wijze worden verlengd.

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

Lamineer de eerste laag in de bovenste en onderste helften van de mal, waarbij nauwlettend moet worden voorkomen dat het laminaat overbrugt, vooral in scherpe hoeken. De wapening wordt vervolgens zorgvuldig gelijk met de omtrek van de mal bijgesneden met een scalpel, waarbij erop gelet moet worden een plat mes tegen de flens van de mal te houden om beschadiging te voorkomen.

De tweede lagen worden vervolgens in de mal gelamineerd. Aan de ene kant zal de wapening 10mm voorbij de rand van de mal uitsteken, aan de andere kant zal deze 10mm van de rand blijven.

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

De siliconen intensifiers voor de vleugelwortel worden omwikkeld met lossingsfolie om ze gemakkelijk te kunnen verwijderen en om degradatie van de siliconen tijdens het uitharden te voorkomen. Ze worden vervolgens stevig tegen de barrières geplaatst en de bovenste overlap wordt omgevouwen, klaar voor het sluiten van de mal.

De verlengde overlap rond de omtrek van de mal wordt voorzichtig naar binnen gevouwen, klaar voor sluiting, en kan op zijn plaats worden gehouden met behulp van flash-lossingstape.

Breng de twee malhelften voorzichtig samen, en controleer waar mogelijk of de overlappen nog steeds correct gevouwen in de holte van het component worden gehouden. Zodra de mallen samen zijn, kan de lossingstape eruit worden geschoven, waardoor de overlappen zich kunnen ontvouwen naar de tegenoverliggende zijde van de mal. Controleer of er geen overlappen tussen de malhelften vastzitten en klem de mallen samen via de malbussen.

Het vacuümverpakken van holle onderdelen vereist een vacuümzak die groot genoeg is om zichzelf binnen de mal om te keren. Grote zorgvuldigheid is geboden om ervoor te zorgen dat de zak alle contouren volgt zonder te overbruggen of uit te rekken, hoewel dit veel eenvoudiger wordt gemaakt doordat de intensifiers de meest complexe gebieden voor hun rekening nemen.

Eenmaal vacuüm verpakt, wordt het onderdeel in de oven geplaatst en uitgehard met behulp van de standaard XC110 uithardingscyclus onder vol vacuüm.

Eenmaal uitgehard worden de barrières verwijderd, de maldelen losgeschroefd en kan het onderdeel uit de mal worden genomen.

Verwijder de harsvlies en werk de rand glad af met Perma-Grit schuurblokken en schuurpapier. Het gat voor de liggerbuis wordt gesneden met een Perma-Grit roterend gereedschap.

Componenten voor de interne structuur zoals liggers, vloer en ribben zijn gemaakt van lichtgewicht koolstofvezel sandwichpaneel. Het paneel is gemaakt met behulp van een enkele laag van 210g prepreg koolstof weefsel aan weerszijden van een laag van 3mm Rohacell PMI-schuim, vacuümzak tegen een glasplaat met behulp van de standaard XC110 uithardingscyclus.

De componenten worden vervolgens met een 3-assige CNC-machine uit het paneel gesneden voor precisie, maar kunnen ook gemakkelijk met de hand worden gesneden. Componenten die een hogere belasting dragen, zoals de motorsteun, worden gesneden uit massieve 2mm koolstofvezelplaat.

Te verlijmen oppervlakken worden voorbereid met schuurpapier en vervolgens ontvet met 100% IPA hechtingsvoorbereidingsdoekjes.

De structuur wordt op zijn plaats verlijmd met Permabond ET4528 (of ET5429 indien een langere verwerkingstijd vereist is), wat zorgt voor een extreem sterke hechting tussen koolstofvezelcomponenten, zelfs bij 'randverbindingen' met een klein oppervlak.

Voor het lakken wordt het onderdeel opgeruwd met 400 grit schuurpapier en grondig gereinigd en ontvet met zeepwater.

Een enkele laag Fantom Clear CX, gevolgd door een lichte mattering en een laatste afwerklaag, resulteert in een uitzonderlijke satijnen afwerking, terwijl er slechts ongeveer 10g gewicht wordt toegevoegd.