Come si scelgono diversi prodotti in fibra di carbonio per diverse parti di un drone?

Con il continuo progresso della tecnologia dei droni, la domanda del settore di materiali leggeri, ad alta resistenza e altamente stabili è in costante crescita. Dai droni consumer per la fotografia aerea fino ai droni industriali per ispezione, rilevamento topografico, controllo dei parassiti agricoli e applicazioni specializzate, i compositi in fibra di carbonio sono diventati un materiale chiave nella progettazione strutturale dei droni.

Tuttavia, molte persone ritengono che «utilizzare la fibra di carbonio nei droni significhi che l’intero aeromobile sia realizzato con un unico foglio di fibra di carbonio», ma in realtà non è così.

A seconda delle funzioni svolte dalle diverse parti del drone, gli ingegneri scelgono vari tipi di fibra di carbonio prodotti —ad esempio componenti in fibra di carbonio lavorati al CNC, preimpregnati unidirezionali in fibra di carbonio, tessuti intrecciati in fibra di carbonio e fogli di fibra di carbonio—per ottenere il miglior compromesso tra resistenza, peso, estetica e lavorabilità.

Struttura del drone: componenti in fibra di carbonio lavorati al CNC che forniscono un supporto strutturale preciso

La struttura del drone è la struttura portante principale dell’intero aeromobile e deve ospitare il controllore di volo, la batteria, il gimbal, l’attrezzatura fotografica e il sistema di propulsione.

Pertanto, la struttura dell’airframe deve soddisfare i seguenti requisiti: elevata rigidità per prevenire che le vibrazioni di volo compromettano la stabilità degli equipaggiamenti; elevata precisione dimensionale per garantire l’installazione accurata di tutti i componenti; e costruzione leggera per prolungare l’autonomia di volo.

A tale riguardo, i componenti in fibra di carbonio lavorati a CNC offrono significativi vantaggi. Grazie alla tecnologia di lavorazione CNC di precisione, i fogli di fibra di carbonio possono essere trasformati in componenti strutturali complessi, quali:

✅Cornice principale

✅Supporti del motore

✅Supporti per fotocamere

✅Connettori

✅Strutture di posizionamento di precisione

Rispetto ai tradizionali componenti in lega di alluminio, i componenti in fibra di carbonio lavorati a CNC non sono soltanto più leggeri, ma offrono anche una migliore resistenza alla fatica e un’efficace attenuazione delle vibrazioni, rendendoli ideali per gli ambienti operativi ad alta frequenza dei droni.

All’interno del braccio di un drone: il prepreg in fibra di carbonio unidirezionale fornisce la resistenza principale

I bracci del drone sono un componente strutturale critico che collega i motori al telaio e devono resistere a: vibrazioni generate dalla rotazione ad alta velocità dei motori, carichi di trazione e flessione durante il volo e forze d’impatto durante il decollo e l’atterraggio.

Pertanto, l’interno dei bracci richiede tipicamente materiali rinforzati con orientamento direzionale maggiore. Preimpregnati unidirezionali prepreg in fibra di carbonio (UD Prepreg) rappresentano la scelta ideale.

Poiché le fibre di carbonio sono fortemente allineate, i preimpregnati unidirezionali offrono un’elevatissima resistenza a trazione e rigidità in direzioni specifiche.

Quando applicati all’interno dei bracci, consentono di:
✅ Potenziare la resistenza dei bracci alla flessione

✅ Ridurre il peso strutturale

✅ Migliorare la stabilità in volo

✅ Estendere la durata operativa

In particolare nei settori dei UAV a lunga autonomia e dei UAV per carichi pesanti, i preimpregnati UD possono contribuire a ottenere prestazioni strutturali superiori.

Superficie esterna dei bracci del drone: tessuto intrecciato in fibra di carbonio che unisce resistenza ed estetica

Oltre alla struttura portante interna, anche l’esterno di un drone deve soddisfare determinati requisiti: texture superficiale, resistenza all’usura, design estetico e un certo livello di resistenza strutturale.

Pertanto, le superfici esterne dei bracci utilizzano tipicamente:

Il tessuto intrecciato in fibra di carbonio presenta una texture uniforme ed elegante e offre un’eccellente conformabilità, consentendo di adattarsi a superfici curve complesse.

Le applicazioni comuni includono:

✅ Strato di rivestimento per la carrozzeria del drone

✅ Strato esterno per i bracci

✅ Strato strutturale protettivo

✅ Strato decorativo di rinforzo

La classica texture in fibra di carbonio non solo migliora l’aspetto high-tech del drone, ma ne potenzia ulteriormente la durabilità superficiale.

Pannelli laterali della fusoliera del drone: fogli in fibra di carbonio per una struttura leggera

Per i pannelli laterali, i pannelli protettivi e le coperture del telaio dei droni, valgono i seguenti requisiti:

✅ Mantenere la planarità

✅ Possedere un certo grado di rigidità

✅ Essere facili da installare e lavorare

I pannelli in fibra di carbonio offrono:

(1) Alta resistenza e basso peso

Per gli stessi requisiti di resistenza, i pannelli in fibra di carbonio pesano significativamente meno dei materiali metallici, contribuendo a ridurre il peso complessivo del drone e ad allungarne il tempo di volo.

(2) Eccellente stabilità dimensionale

La fibra di carbonio ha un basso coefficiente di espansione termica, permettendo di mantenere una buona stabilità dimensionale anche in ambienti con temperature variabili.

(3) Buona lavorabilità

I fogli possono essere ulteriormente lavorati mediante fresatura CNC, foratura, taglio e trattamento superficiale per soddisfare i requisiti di progettazione strutturale di diversi droni.

I compositi in fibra di carbonio aprono nuove possibilità per i droni

Lo sviluppo dei droni pone essenzialmente richieste sempre più elevate sulle prestazioni dei materiali.

Da: Tessuto intrecciato in fibra di carbonio → Prepreg unidirezionale → Pannelli in fibra di carbonio → Componenti di precisione fresati CNC

Mediante la corretta combinazione di diversi tipi di prodotti in fibra di carbonio i droni possono ottenere:

✔ Peso ridotto
✔ Maggiore autonomia di volo
✔ Maggiore resistenza
✔ Volo più stabile
✔ Progettazione strutturale ottimale

Weinuo Composites è specializzata nella ricerca e sviluppo e nella produzione di prodotti in fibra di carbonio, offrendo soluzioni complete che includono tessuti intrecciati in fibra di carbonio, tessuti unidirezionali, prepreg, fogli in fibra di carbonio, materiali multiasse e componenti in fibra di carbonio lavorati al CNC. Forniamo supporto con materiali compositi ad alte prestazioni per settori quali droni, aerospaziale, marino e attrezzature sportive. Garantiamo che ogni grammo di peso si traduca in prestazioni migliorate.