Tubi, Piastre e Parti Personalizzate in Fibra di Carbonio di Precisione | Weihai Dushi

Classificazione principale: classificazione accurata basata sugli scenari applicativi e sulle forme del prodotto

I prodotti in fibra di carbonio presentano una vasta gamma di categorie, che possono essere suddivisi in quattro categorie principali in base alle aree applicative, alle forme del prodotto e ai tipi di substrato. Ogni tipo di prodotto si concentra su esigenze differenziate, con un tasso di sovrapposizione rigorosamente contenuto al di sotto del 50%, garantendo una copertura completa di numerosi settori industriali.

1. Per campo applicativo: suddivisione basata sugli scenari delle categorie di produzione avanzata

Il settore applicativo è la dimensione di classificazione più fondamentale dei prodotti in fibra di carbonio, e i requisiti prestazionali di diversi settori industriali hanno portato alla nascita di prodotti specializzati in varie forme. Tra questi, i quattro principali settori contribuiscono per oltre l'80% della quota di mercato:

• Prodotti in fibra di carbonio per l'aerospaziale: Questi prodotti possiedono i requisiti fondamentali di "prestazioni elevate + alta affidabilità", comprendendo principalmente componenti strutturali della fusoliera degli aerei, pelli delle ali, impennaggi, carenature dei motori, ecc. Alcuni prodotti di fascia alta sono utilizzati anche per corpi di razzi e supporti satellitari. Il prodotto è realizzato in fibra di carbonio ad alto modulo (superiore a 40T) e resina composita resistente alle alte temperature, con una resistenza alla trazione superiore a 2800 MPa, e richiede la certificazione di qualità per l'aerospaziale (ad esempio AS9100). Ad esempio, l'aereo Boeing 787 utilizza prodotti in fibra di carbonio che rappresentano il 50% del peso della struttura, aumentando del 20% l'efficienza del carburante; Il corpo del razzo Falcon 9 di SpaceX utilizza un involucro in materiale composito di fibra di carbonio, che è il 40% più leggero rispetto a uno in lega di alluminio.
• Prodotti in fibra di carbonio per veicoli a energia nuova: focalizzato su "leggerezza+sicurezza", copre principalmente telai della carrozzeria, coperture del pacco batteria, componenti del telaio, decorazioni interne, ecc. Il telaio è realizzato in materiale composito tessuto in fibra di carbonio 3K-12K, con una rigidezza torsionale superiore a 40000 N·m/°, il 30% -50% più leggero rispetto al telaio tradizionale in acciaio; La piastra di copertura del pacco batteria adotta prodotti in fibra di carbonio ignifughi, che offrono sia resistenza agli urti che al fuoco, e possono superare test di sicurezza come la perforazione con ago e la compressione. Aziende automobilistiche premium come Tesla e NIO li hanno applicati su larga scala, e l'ala posteriore in fibra di carbonio della Model S Plaid migliora la stabilità ad alta velocità del 15%.
• Prodotti in fibra di carbonio per articoli sportivi: con "leggerezza+alta tenacità" come elemento centrale, applicato a mazze da golf, canne da pesca, racchette da tennis, sci, telai di biciclette, ecc. Questo tipo di prodotto utilizza spesso fasci di fibre di carbonio da 1K-3K, con una trama delicata e proprietà meccaniche bilanciate, ottimizzabili in base alle specifiche discipline sportive: ad esempio, l'asta della mazza da golf è rinforzata con fibra di carbonio unidirezionale, aumentando la potenza d’impatto del 10%; la canna da pesca adotta uno strato graduale di fibra di carbonio, bilanciando resistenza e flessibilità, ed è in grado di sopportare una forza di trazione superiore ai 10 kg sul corpo del pesce.
• Prodotti in fibra di carbonio per uso industriale e infrastrutturale: adatto alle esigenze di "durata+economia", inclusi pale di turbine eoliche, serbatoi a pressione, tubazioni, piastre di rinforzo per edifici, bracci di robot industriali, ecc. Le pale delle turbine eoliche sono realizzate con grandi fasci di fibre (superiori a 48K) di prodotti in fibra di carbonio, con una singola pala da 10 MW che supera gli 80 metri di lunghezza e una riduzione del peso del 25% rispetto alle pale in fibra di vetro; La piastra di rinforzo per edifici adotta un composito in tessuto di fibra di carbonio e resina epossidica, che può aumentare la capacità portante degli edifici esistenti di oltre il 30%, con lavori di costruzione agevoli, riducendo i tempi di realizzazione del 50%.

2. In base alla forma del prodotto: copertura completa dalla profilatura di base ai componenti strutturali complessi

In base alla loro forma ottenuta, i prodotti in fibra di carbonio possono essere suddivisi in cinque categorie fondamentali, formando così una catena industriale completa che va dalla lavorazione della materia prima fino alle applicazioni finali:

• Pannello in fibra di carbonio: uno dei profili più basilari, suddiviso in pannelli pieni e pannelli a nido d'ape, con uno spessore compreso tra 0,5 mm e 50 mm, personalizzabili con diverse dimensioni e texture superficiali. I pannelli pieni sono utilizzati per involucri di apparecchiature e pannelli interni; i pannelli a nido d'ape si distinguono per leggerezza ed elevata resistenza, con una densità di soli 0,3 g/cm³, e sono impiegati negli interni aerospaziali e nelle piastre ventrali delle pale delle turbine eoliche. Ad esempio, il soffitto di una cabina aerea è realizzato in pannelli in fibra di carbonio a nido d'ape, che sono il 60% più leggeri rispetto ai pannelli in lega di alluminio.
• Tubo in fibra di carbonio: diviso in tubo rotondo, tubo quadrato e tubo irregolare, con un diametro compreso tra 3 mm e 500 mm, realizzato mediante processo di avvolgimento o estrusione. I tubi rotondi sono utilizzati per canne da pesca, pali per bandiere e supporti per tende; i tubi quadrati sono impiegati per telai di biciclette e strutture di supporto per attrezzature; i tubi irregolari sono adatti a scenari speciali, come guaine isolanti per tubi di scarico automobilistici. Il tubo in fibra di carbonio realizzato con tecnologia di avvolgimento presenta una resistenza circonferenziale fino a 1500 MPa, nettamente superiore a quella del tubo in acciaio.
• Componenti strutturali in fibra di carbonio con forme particolari: personalizzati per superfici curve complesse o requisiti di forma speciale, come i cofani dei motori degli aerei, i pannelli interni delle portiere delle auto, i bracci articolati dei robot, ecc. Questo tipo di prodotto deve essere modellato mediante stampi, con un errore di precisione dimensionale ≤± 0,2 mm, e richiede una progettazione stratificata in fibra di carbonio multidirezionale per garantire una distribuzione uniforme delle forze. Ad esempio, dopo aver utilizzato componenti sagomati in fibra di carbonio per il pannello interno della portiera dell'auto, il peso è ridotto del 45%, mentre la resistenza agli urti è migliorata del 30%.
• Prodotti in tessuto di fibra di carbonio: realizzati utilizzando tessuto intrecciato in fibra di carbonio come materiale di base, tagliati e modellati, come giubbotti antiproiettile, tessuti decorativi, materiali filtranti, ecc. Il giubbotto antiproiettile è realizzato con tessuto intrecciato in fascio da 1K, e il livello di protezione può raggiungere il livello NIJ III; I tessuti decorativi sono realizzati con motivi come quelli a calcio e a rombo attraverso la tecnologia jacquard, e sono utilizzati per mobili di alta gamma e interni automobilistici.
• Profilo composito in fibra di carbonio: un nuovo tipo di prodotto formato da materiali compositi come metalli e ceramiche, ad esempio tubi in lega di alluminio con fibra di carbonio e dischi freno in fibra di carbonio e ceramica. I dischi freno in fibra di carbonio e ceramica mantengono un coefficiente di attrito stabile a temperature elevate e sono utilizzati nei sistemi frenanti di automobili sportive e aeroplani. La loro durata è 5 volte superiore a quella dei dischi freno metallici.

3. Adattamento differenziato delle prestazioni di diversi sistemi compositi in base al tipo di matrice

In base al materiale della matrice composita, i prodotti in fibra di carbonio possono essere suddivisi in tre grandi sistemi per soddisfare diverse esigenze prestazionali:

• Prodotti in fibra di carbonio a base di resina: la categoria più diffusa, che rappresenta oltre l'85%, basata su resina epossidica, resina fenolica e resina termoplastica. I prodotti a base di resina epossidica presentano proprietà meccaniche bilanciate e sono utilizzati nell'aerospaziale e negli articoli sportivi; i prodotti a base di resina fenolica offrono un'elevata resistenza alla fiamma e sono impiegati nel trasporto ferroviario e nei componenti ignifughi; i prodotti a base di resina termoplastica sono riciclabili e vengono utilizzati per involucri di autoveicoli e dispositivi elettronici.
• Prodotti in fibra di carbonio a base metallica: Compositi con metalli come alluminio, titanio, rame, ecc., che combinano la leggerezza della fibra di carbonio con la conducibilità elettrica e termica dei metalli, utilizzati per componenti di dissipazione del calore nei dispositivi elettronici e componenti strutturali conduttivi nell'aerospaziale. Ad esempio, i radiatori compositi in fibra di carbonio e alluminio presentano un aumento del 40% dell'efficienza di dissipazione del calore rispetto ai radiatori in puro alluminio.
• Prodotti in fibra di carbonio a base ceramica: A base ceramica, hanno un'elevata resistenza alle alte temperature e possono essere utilizzati a lungo termine a temperature superiori a 1000 ℃. Vengono impiegati per pale di turbine di motori aeronautici e rivestimenti di forni industriali. Questo tipo di prodotto ha un costo elevato ed è principalmente utilizzato in scenari ad alta temperatura di fascia alta.

4. Categorie derivate personalizzate per scenari speciali basate su caratteristiche funzionali

Per far fronte a condizioni estreme o esigenze particolari, i prodotti in fibra di carbonio hanno sviluppato diverse sottocategorie funzionali, ampliando i propri confini applicativi:

• Prodotti in fibra di carbonio resistenti alle alte temperature: realizzati con resina poliimmidica o matrice ceramica, con una temperatura di utilizzo prolungato compresa tra 150 e 1000 ℃ e un tasso di mantenimento delle proprietà meccaniche superiore all'85% alle alte temperature, utilizzati per componenti di motori aeronautici e strutture di forni industriali.
• Prodotti in fibra di carbonio ignifughi: aggiunti con ritardanti di fiamma privi di alogeni, le prestazioni di ritardanza di fiamma raggiungono il livello UL94 V0 e la densità del fumo è bassa in caso di combustione. Sono utilizzati per l'interior di carrozze per il trasporto su rotaia e componenti ignifughi per edifici.
• Prodotti in fibra di carbonio conduttiva: Aggiungendo nanotubi di carbonio o utilizzando compositi a base metallica, la resistenza superficiale è ≤ 10⁴ Ω, utilizzati per involucri schermati contro le interferenze elettromagnetiche e pavimenti antistatici.
• Prodotti in fibra di carbonio resistenti alla corrosione: utilizzando una matrice resinosa resistente agli acidi e alle basi, possono resistere alla corrosione causata dall'acqua di mare e dai mezzi chimici, utilizzati per strutture di piattaforme marine e tubazioni chimiche.

Vantaggio Principale: Sei Caratteristiche Fondamentali per Riprogettare il Valore del Settore Manifatturiero

Il motivo per cui i prodotti in fibra di carbonio possono diventare il "veicolo del materiale chiave" per la produzione di fascia alta è legato ai loro vantaggi complessivi in termini di proprietà meccaniche, leggerezza, adattabilità ambientale e altre dimensioni, che insieme consolidano la loro posizione di mercato insostituibile.

1. Vantaggi estremi di leggerezza e alta resistenza

L'equilibrio tra leggerezza e alta resistenza è la competitività fondamentale dei prodotti in fibra di carbonio. La sua densità è solo 1,7-2,0 g/cm³, pari a 1/4-1/5 di quella dell'acciaio e ai 2/3 di quella della lega di alluminio. La sua resistenza alla trazione può raggiungere i 1500-3000 MPa, ovvero da 5 a 10 volte quella dell'acciaio, e la sua resistenza specifica (resistenza/densità) supera di gran lunga quella dei materiali tradizionali. Nel settore aerospaziale, l'adozione di prodotti in fibra di carbonio consente di ridurre il peso dell'aeromobile del 30%-50% e di migliorare l'efficienza del carburante del 15%-20%. L'aereo Boeing 787 può risparmiare circa 12 milioni di dollari annui per velivolo in costi di carburante grazie all'ampio utilizzo di prodotti in fibra di carbonio; nel settore automobilistico, il telaio in fibra di carbonio riduce il peso complessivo del veicolo del 40%, accorcia il tempo di accelerazione da 0 a 100 km/h di 1-2 secondi e riduce il consumo di carburante di oltre il 15%; nel campo dell'energia eolica, l'uso di prodotti in fibra di carbonio sulle pale di turbine eoliche da 10 MW riduce il peso del 25% e aumenta l'efficienza di generazione energetica del 5%-8%.

2. Eccellente resistenza alla fatica e durata

I prodotti in fibra di carbonio hanno un'eccellente resistenza alla fatica, con un tasso di mantenimento della resistenza a fatica dell'85%-90% sotto cicli di carico dinamico, molto superiore al 50%-60% dell'acciaio. Nel settore dell'energia eolica, le pale delle turbine devono sopportare cicli di carico del vento per oltre 20 anni. Dopo aver utilizzato prodotti in fibra di carbonio, il rischio di rottura da fatica si riduce del 70%; nel settore aerospaziale, i componenti della fusoliera degli aerei devono sopportare carichi vibratori derivanti da decine di migliaia di decolli e atterraggi, e la resistenza alla fatica dei prodotti in fibra di carbonio può estendere la vita utile dei componenti a oltre 25 anni. Inoltre, i prodotti in fibra di carbonio presentano anche un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici, con una durata fino a 15-20 anni in ambienti esterni esposti a luce solare, umidità, nebbia salina, ecc., superiore del 50% rispetto ai materiali metallici tradizionali. Adottando tubazioni in fibra di carbonio sulle piattaforme offshore, è possibile evitare la sostituzione frequente causata dalla corrosione del mare e ridurre i costi di manutenzione del 60%.

3. Design e capacità di personalizzazione altamente flessibili

I prodotti in fibra di carbonio possono essere progettati su misura in tutte le dimensioni, adattandosi perfettamente alle esigenze personalizzate in diverse situazioni. Per quanto riguarda la forma, qualsiasi geometria complessa può essere realizzata mediante stampo, da semplici lastre e tubi a strutture irregolari come i nacelle dei motori degli aeromobili, tutti formati con precisione dimensionale entro un errore di ≤± 0,2 mm. Per quanto concerne le prestazioni, resistenza, tenacità, resistenza al calore e altre proprietà possono essere ottimizzate regolando parametri quali le specifiche del trefolo di fibra di carbonio (1K-60K), l'orientamento dei layer (0°, 90°, ±45°), il tipo di matrice e altri fattori. Ad esempio, l'asta della mazza da golf raggiunge un equilibrio tra "alta resistenza nella testa e alta tenacità nel tallone" grazie a un design stratificato a gradiente; per quanto riguarda l'aspetto estetico, diverse trame e colori possono essere ottenuti attraverso tecniche di tessitura e trattamenti superficiali, come l'uso di pannelli decorativi in fibra di carbonio jacquard negli interni automobilistici, per esaltare la qualità premium del prodotto.

4. Eccellente adattamento del processo ed efficienza di stampaggio

I prodotti in fibra di carbonio sono compatibili con diversi processi di stampaggio, soddisfacendo esigenze varie che vanno dalla personalizzazione singola alla produzione di massa. Per prodotti standardizzati come lastre e tubi, possono essere utilizzati processi di estrusione e avvolgimento per la produzione su larga scala. La velocità di estrusione può raggiungere i 5-10 m/min, e la produzione giornaliera di una singola linea può superare i 1000 metri; per componenti complessi (come strutture aeronautiche e portiere automobilistiche), possono essere impiegati processi di stampaggio in autoclave a caldo, con un ciclo di stampaggio di soli 20-60 minuti, adatti alla produzione rapida del settore automobilistico; per componenti su piccola scala personalizzati (come attrezzature sportive di alta gamma), può essere utilizzata la tecnologia di formatura in sacco sottovuoto, caratterizzata da costi inferiori e qualità di formatura stabile. Inoltre, la percentuale di scarto durante la lavorazione dei prodotti in fibra di carbonio è solo del 5% -8%, molto inferiore rispetto al 15% -20% della tradizionale lavorazione dei metalli, riducendo significativamente lo spreco di materiale.

5. Espandibilità funzionale diversificata

Oltre alle proprietà meccaniche di base, i prodotti in fibra di carbonio possono raggiungere ricche proprietà funzionali e ampliare i confini applicativi attraverso modifiche compositive. Per quanto riguarda la schermatura elettromagnetica, i prodotti in fibra di carbonio conduttiva possono schermare oltre il 99% delle radiazioni elettromagnetiche e sono utilizzati per equipaggiamenti militari e involucri di stazioni base 5G; per conducibilità termica e dissipazione del calore, i prodotti compositi in fibra di carbonio e metallo hanno un coefficiente di conducibilità termica fino a 150 W/(m·K) e vengono impiegati come dissipatori di calore per CPU di dispositivi elettronici; per l'attenuazione delle vibrazioni, il tasso di attenuazione delle vibrazioni dei prodotti in fibra di carbonio è superiore a 10 volte quello dell'acciaio, consentendo di ridurre il rumore operativo e l'usura di telai automobilistici e macchine utensili industriali; per la permeabilità ai raggi X, i prodotti in fibra di carbonio possono essere utilizzati come lastre di protezione radiologica per apparecchiature mediche, garantendo al contempo protezione e leggerezza.

6. Vantaggio sui costi a lungo termine per l'intero ciclo di vita

Sebbene il costo iniziale di approvvigionamento dei prodotti in fibra di carbonio sia relativamente elevato (circa 10-20 volte quello dell'acciaio), il vantaggio in termini di costo sull'intero ciclo di vita è significativo. Nel settore del trasporto su rotaia, l'uso di componenti per carrozze in fibra di carbonio può ridurre il peso di una singola carrozza di oltre 250 kg, consentendo un risparmio di circa 42.000 kWh di energia elettrica per treno all'anno e una riduzione del costo totale del 30% su un ciclo di vita di 10 anni; nel campo delle attrezzature industriali, la resistenza alla corrosione dei prodotti in fibra di carbonio può estendere il ciclo di manutenzione da 1 a 5 anni, riducendo del 40% il tempo di fermo macchina per manutenzione e aumentando l'efficienza produttiva del 15%; nel settore aerospaziale, l'effetto di alleggerimento dei prodotti in fibra di carbonio permette di ridurre il consumo di carburante e i costi di trasporto. L'aereo Boeing 787 riesce a recuperare il sovrapprezzo del materiale entro 5 anni grazie ai risparmi sul carburante derivanti dalla riduzione di peso. Inoltre, i prodotti in fibra di carbonio termoplastici possono essere riciclati e riutilizzati, con una percentuale di mantenimento delle prestazioni superiore al 70% per i materiali riciclati, riducendo ulteriormente i costi delle materie prime.

Punto di forza del processo: controllo preciso e aumento di valore dai materiali grezzi ai prodotti finiti

L'eccellenza dei prodotti in fibra di carbonio risiede in processi produttivi precisi e nel controllo qualità su tutto il ciclo. Il suo sistema di processo non solo garantisce la coerenza del prodotto, ma raggiunge anche un equilibrio ottimizzato tra prestazioni e costo, diventando il supporto fondamentale per la competitività della categoria.

1. Processo principale di stampaggio: un sistema tecnologico diversificato adatto a tutte le categorie

Il processo di stampaggio dei prodotti in fibra di carbonio viene selezionato in modo flessibile in base alla forma del prodotto e ai requisiti di prestazione, con quattro processi principali che coprono oltre il 90% delle categorie di prodotto:

• Processo di stampaggio per estrusione continua (pultrusione): utilizzato principalmente per la produzione di profili lineari come lastre e tubi. La feltro/tessuto in fibra di carbonio viene continuamente trascinato nel serbatoio della resina per l'impregnazione attraverso un dispositivo di trazione, quindi indurito nella forma desiderata riscaldando lo stampo. Questo processo presenta un'elevatissima efficienza produttiva, con una velocità della linea compresa tra 5 e 15 m/min e prestazioni del prodotto uniformi. La precisione di controllo del contenuto di resina raggiunge ± 1%, rendendolo adatto alla produzione su larga scala. Ad esempio, nella linea di produzione di tubi in fibra di carbonio, la produzione giornaliera di una singola linea può raggiungere i 2000 metri, con un errore di rettilineità del prodotto ≤ 0,5 mm/m.
• Processo di laminazione avvolgente: utilizzato per la produzione di prodotti cilindrici o rotanti (come serbatoi sotto pressione, tubazioni, involucri di razzi), il prepreg in fibra di carbonio viene avvolto attorno a un mandrino centrale con un angolo predeterminato mediante una macchina avvolgitrice, quindi riscaldato e polimerizzato. L'angolo di avvolgimento può essere controllato con precisione (0°-90°), consentendo al prodotto di ottenere una distribuzione ottimale della resistenza sia nella direzione assiale che circonferenziale. Ad esempio, dopo l'impiego della tecnologia di avvolgimento elicoidale, la pressione di scoppio delle bombole ad alta pressione può superare gli 80 MPa, molto più elevata rispetto alle tradizionali bombole metalliche.
• Processo di stampaggio a compressione: adatto per parti con forme complesse (come componenti interni automobilistici ed attrezzature sportive), il prepreg in fibra di carbonio viene inserito nello stampo secondo i requisiti di stratificazione e indurito mediante riscaldamento (120-180 ℃) e pressione (0,5-1,5 MPa). Questo processo presenta un'elevata precisione dimensionale, con un errore di ≤± 0,2 mm, e consente la produzione di massa. Il ciclo di produzione monomateriale è di 20-60 minuti, e l'ala posteriore in fibra di carbonio di Tesla è prodotta con questo processo.
• Processo di stampaggio a caldo: Utilizzato per componenti strutturali aerospaziali di alta gamma (come ali degli aerei e rivestimenti della fusoliera), il prepreg in fibra di carbonio viene stratificato e collocato in un autoclave riscaldata per l'indurimento in condizioni di alta temperatura e alta pressione (temperatura 150-200 ℃, pressione 0,8-1,2 MPa). Questo processo garantisce una completa infiltrazione della resina nelle fibre, un tasso di difetti interni inferiore allo 0,3% e proprietà meccaniche stabili. I principali modelli di aerei di Boeing e Airbus utilizzano questo processo per la produzione di componenti strutturali fondamentali.

2. Punti chiave di controllo del processo: i cinque collegamenti fondamentali che determinano le prestazioni del prodotto

La stabilità qualitativa dei prodotti in fibra di carbonio deriva dal controllo accurato dell'intero processo produttivo, con cinque collegamenti chiave che determinano direttamente le prestazioni finali del prodotto:

• Selezione della materia prima in fibra di carbonio: Scegliere specifiche appropriate del fascio di fibra di carbonio e classi di modulo in base ai requisiti di prestazione del prodotto. Per prodotti aerospaziali, selezionare fasci piccoli ad alto modulo di almeno 40T (1K-6K), mentre per prodotti industriali scegliere fasci grandi di massimo 24T (48K o più); allo stesso tempo, effettuare test rigorosi su parametri come resistenza, modulo e contenuto di carbonio della fibra di carbonio, vietando rigorosamente l'utilizzo in produzione di materie prime non conformi.
• Controllo della preparazione del materiale preimpregnato: Il contenuto di resina e l'uniformità del materiale preimpregnato influiscono direttamente sulle prestazioni del prodotto. Quando viene preparato con metodi di impregnazione a caldo o per via solvente, il contenuto di resina è controllato tra il 30% e il 50% con un errore di ±1%; si adotta un'attrezzatura per l'impregnazione controllata da computer per garantire una copertura uniforme della resina su ogni fibra di carbonio ed evitare punti deboli causati da carenze locali di adesivo.
• Progettazione e realizzazione del lay-up: Sulla base dell'analisi delle sollecitazioni del prodotto, si progetta il lay-up determinando la direzione delle fibre, il numero di strati e la sequenza. Ad esempio, la struttura portante adotta strati disposti in alternanza a 0°/90°, mentre la struttura resistente agli urti adotta strati a ±45°; il processo di posa utilizza una macchina automatizzata con un'accuratezza di ±0,1 mm per evitare lo spostamento delle fibre causato dalla posa manuale.
• Controllo accurato dei parametri di polimerizzazione: Impostare la temperatura, la pressione e il tempo di polimerizzazione in base al tipo di resina. Le resine termoindurenti richiedono il controllo della velocità di riscaldamento (2-5 ℃/min) per evitare un riscaldamento troppo rapido e la formazione di bolle; monitoraggio in tempo reale del grado di polimerizzazione mediante calorimetria differenziale a scansione (DSC) per garantire una completa polimerizzazione della resina senza fenomeni di sovrapolimerizzazione.
• Lavorazione successiva e ispezione qualitativa: Il prodotto polimerizzato deve essere sottoposto a lavorazioni successive come rifinitura e lucidatura per garantire precisione dimensionale e levigatezza superficiale; ogni lotto di prodotti deve essere sottoposto a test sulle proprietà meccaniche, come resistenza alla trazione, resistenza alla flessione e tenacità all'urto. Tecniche di ispezione non distruttive, come l'ultrasonografia e i raggi X, vengono utilizzate per individuare difetti interni, con una percentuale di rilevamento dei difetti del 99,9%.

3. Tendenza dell'innovazione di processo: Tre grandi direzioni per promuovere l'aggiornamento della categoria

Il settore continua a migliorare le prestazioni e il rapporto qualità-prezzo dei prodotti in fibra di carbonio attraverso l'innovazione di processo, con tre principali direzioni innovative che guidano lo sviluppo della categoria:

• Automazione e produzione intelligente: Introduzione di robot industriali, sistemi di ispezione basati sulla visione artificiale e tecnologia del gemello digitale per realizzare un'automazione completa del processo, dalla selezione delle materie prime, stratificazione, polimerizzazione fino al controllo. Ad esempio, la velocità di posa di una macchina automatizzata per la posa dei filamenti è 10 volte superiore rispetto all'operazione manuale, e il sistema di rilevamento AI può identificare in tempo reale difetti come disallineamento delle fibre o mancanza di colla, riducendo l'errore di consistenza del prodotto a ± 0,1 mm.
• Ricerca e sviluppo di processi a basso costo: Sviluppo della tecnologia di formatura in fibra di carbonio con trefoli larghi, del processo di preimpregnazione senza solventi e di un sistema di resina a rapida cura per ridurre i costi di produzione. Il prezzo della fibra di carbonio con trefoli larghi è solo un terzo - un quinto rispetto a quello con trefoli stretti, e il costo delle pale delle turbine eoliche prodotte con trefoli larghi si riduce del 40%; la resina a rapida cura accorcia il ciclo di stampaggio a meno di 10 minuti, migliorando l'efficienza produttiva.
• Applicazione del processo di riciclo verde: Promuovere la tecnologia di riciclo e riutilizzo dei prodotti in fibra di carbonio termoplastica, realizzare il riciclo delle materie prime attraverso fusione e riprofilatura, raggiungendo un tasso di riciclo superiore all'80%; sviluppare un processo composito a base di resina biodegradabile e fibra di carbonio, riducendo la dipendenza dalle materie prime derivate dal petrolio e abbattendo le emissioni di COV di oltre il 90%, in linea con la tendenza della produzione sostenibile.