tubo avvolto in filamenti di fibra di carbonio

Ecco un confronto dettagliato tra tubi laminati in fibra di carbonio e tubi a filamento in inglese, che copre i processi di produzione, le prestazioni, le applicazioni e altro ancora:

Processo di produzione

 

Aspetto Tubi laminati Tubi a filamento
Processo centrale Avvolgimento a strati di preimpregnato o di tessuto asciutto attorno a un mandrino, seguito da polimerizzazione. Avvolgimento automatico di fibre impregnate di resina su un mandrino ad angoli controllati (ad esempio, 0°, ±45°, 90°), quindi polimerizzate.
Automazione Configurazione manuale o semi-automatica, semplice. Altamente automatizzato, richiede apparecchiature di precisione per il controllo della tensione e dell'angolo delle fibre.
Orientamento della fibra Limitatamente alle direzioni assiali o a cerchio. Allineamento multiangolare delle fibre per ottimizzare resistenza e rigidità.
Flessibilità della forma Ideale per forme cilindriche semplici. Adatto a geometrie complesse (ad esempio, sezioni coniche e irregolari).

Confronto delle prestazioni

Proprietà Tubi laminati Tubi a filamento
Resistenza meccanica Elevata resistenza assiale, ma debole resistenza al cerchio; soggetto a delaminazione. Resistenza assiale/hoop bilanciata; resistenza alla compressione/torsione superiore.
Anisotropia Altamente anisotropo (dipendente dalla direzione). Riduzione dell'anisotropia tramite stratificazione multiangolare.
Peso Efficienza Moderato (spessore della parete non uniforme). Eccellente (distribuzione uniforme delle fibre, controllo preciso dello spessore delle pareti).
Resistenza alla fatica Inferiore (legame interstrato debole). Alta (fibre continue, forte adesione interstrato).

Costi e produzione

 

Fattore Tubi laminati Tubi a filamento
Costo dell'attrezzatura Basso (strumenti semplici o manuali). Alto (macchine avvolgitrici specializzate, sistemi di tensione).
Costo di produzione Basso per piccoli lotti. Costo iniziale elevato, ma conveniente per grandi volumi.
Velocità di produzione Veloce (processo di polimerizzazione semplice). Più lento (avvolgimento e polimerizzazione di precisione).
Scalabilità Limitata alla produzione su piccola scala. Ideale per la produzione di massa.

Applicazioni

Campo Tubi laminati Tubi a filamento
Industriale Parti decorative, telai leggeri, bracci per droni. Serbatoi ad alta pressione, tubazioni, bracci robotici.
Aerospaziale Componenti non portanti (ad esempio, staffe interne). Involucri di motori a razzo, carrelli di atterraggio di aerei.
Attrezzature sportive Canne da pesca a basso costo, pali per tende. Telai di biciclette di alta gamma, alberi di yacht.
Energia — Serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno, tubi a longheroni delle turbine eoliche.

Guida alla selezione

  • Scegliere i tubi laminati:
    • Vincoli di bilancio.
    • Personalizzazione di bassi volumi.
    • Applicazioni strutturali non critiche (ad esempio, estetica, telai leggeri).
  • Scegliere i tubi a filamento:
    • Applicazioni portanti ad alte prestazioni.
    • Requisiti complessi di orientamento delle fibre.
    • Produzione di massa con rigoroso controllo di qualità.