Tradizione VS. Innovazione: come i tessuti multiasse in fibra di carbonio stanno rivoluzionando i progetti strutturali?

I tessuti multiasse in fibra di carbonio sono ampiamente utilizzati in molti settori come aerospaziale, generazione di energia eolica, produzione automobilistica, trasporto su rotaia, articoli sportivi, rinforzo edilizio e apparecchiature mediche grazie al loro peso leggero, alta resistenza ed eccellenti proprietà meccaniche multidirezionali, principalmente impiegati per la produzione di componenti strutturali leggeri e ad alte prestazioni per migliorare la durata e l'efficienza del prodotti , e allo stesso tempo, con lo sviluppo della tecnologia e l'aumento delle esigenze ambientali, il suo Intanto, con lo sviluppo della tecnologia e l'aumento della domanda di protezione ambientale, il suo applicazione campo di applicazione continua ad espandersi.

Concetto base del tessuto multiasse

il multiasse in fibra di carbonio si riferisce a una struttura in cui le fibre di carbonio sono disposte in strati in più direzioni o assi all'interno di un materiale composito in fibra di carbonio. Questa struttura consente di ottenere resistenza e rigidità in diverse direzioni, migliorando così le prestazioni complessive del materiale composito.

i tessuti multiasse in fibra di carbonio sono tessuti realizzati con filamenti di fibra di carbonio trafilati longitudinalmente mediante filati di poliestere attraverso angolazioni multidirezionali di 0°/+45°/-45°/90°.

0/90°	±45°

Il tessuto multiasse in fibra di carbonio adotta una struttura stratificata a fibre multiangolari di 0°, ±45°, 90°, ecc., e raggiunge un posizionamento preciso grazie alla tecnologia di trama incrociata. Ogni strato di fibre è disposto a un angolo specifico, formando una struttura biomimetica simile a uno scheletro biologico. Questo design unico permette al materiale di mantenere un'elevata resistenza in diverse direzioni di sollecitazione, superando i difetti dei tradizionali tessuti unidirezionali caratterizzati da marcata anisotropia.

Tessuto Ordito VS. Tessuto Multiasse

【TRETTA】

(1) Stabilità eccessiva: A causa della breve distanza tra i punti di intreccio, i tessuti a telaio hanno un elevato grado di stabilità, il che li rende poco adatti per l'uso in sovrapposizioni con profili complessi, poiché non sono elastici come altri tipi di tessuto.

(2) Concentrazione di sollecitazione: A causa dell'elevata piegatura (l'angolo formato dalle fibre durante l'intreccio) nel nastro, la piegatura accentuata crea una concentrazione di sollecitazione che nel tempo potrebbe indebolire il componente.

【SAIA】

(1) Equilibrio tra flessibilità e stabilità: I tessuti a saia non sono stabili quanto quelli a telaio, anche se presentano una buona flessibilità e possono conformarsi a contorni complessi.

(2) Differenza di resistenza: I tessuti a saia sono meno resistenti rispetto ai tessuti a telaio, il che potrebbe influenzarne l'utilizzo in alcune applicazioni che richiedono un'elevata resistenza alla trazione.

multiassiale Tessuti

A differenza dei tessuti tradizionali:

(1)Multi-dire resistenza e rigidità: Questo rappresenta un miglioramento significativo per i tessuti semplici, che sono inadatti per laminazioni con contorni complessi a causa dell'eccessiva stabilità.

（2）Ridotta curvatura delle fibre: Il maglio a trama aumenta notevolmente la resistenza al taglio interlaminare, la tolleranza ai danni, la tenacità all'impatto e le proprietà di compressione post-impatto dei compositi, risultando più favorevole alla resistenza delle fibre.

Aree di applicazione dei tessuti multiasse

【Aerospaziale：T il F22 e il viaggio di "dimagrimento" del Boeing 787

Nelle ali degli aerei, nei telai strutturali e in altri componenti, i materiali devono essere leggeri e dotati di proprietà meccaniche multidirezionali per resistere ai carichi aerodinamici e alle sollecitazioni multimensionali. I tessuti multiasse in fibra di carbonio, grazie a un razionale design del posizionamento delle fibre, rendono la struttura del componente più stabile, aumentandone resistenza e rigidità

Nella fusoliera del Boeing 787, nelle pale del ventilatore e in altri elementi, il tessuto multiasse in fibra di carbonio riduce notevolmente il peso e migliora la resistenza. I tradizionali materiali in fibra di carbonio non riescono infatti a sopportare efficacemente le sollecitazioni in più direzioni, fenomeno che può facilmente portare a cricche da fatica e ridurre la durata

【Trasporto ferroviario: veicoli metropolitani in fibra di carbonio CETROVO, nuova generazione, prodotti da CSR Qingdao Sifang Rolling Stock Co.】

Corpo più leggero, funzionamento più efficiente dal punto di vista energetico. La riduzione del peso del corpo del veicolo della metropolitana in fibra di carbonio è del 25%, il telaio del bogie (in fibra di carbonio multiasse) ha una riduzione di peso del 50%, la riduzione del peso complessivo del veicolo è di circa l'11%, il consumo energetico in esercizio si riduce del 7%, ogni treno può ridurre le emissioni di anidride carbonica di circa 130 tonnellate all'anno, equivalente a 101 acri di riforestazione.

Costi di manutenzione e funzionamento inferiori durante tutto il ciclo di vita. Grazie ai materiali leggeri in fibra di carbonio e all'applicazione di nuove tecnologie, l'usura tra ruote e rotaie del treno della metropolitana in fibra di carbonio è significativamente ridotta, diminuendo notevolmente la quantità di manutenzione necessaria per veicoli e binari, con una riduzione dei costi di manutenzione nel ciclo di vita del 22%.

【Settore militare: L'arma segreta del caccia statunitense F22-Raptor】

Il caccia statunitense F-22 "Raptor", attraverso l'uso di una varietà di materiali compositi rinforzati con fibra di carbonio, inclusi materiali compositi a maglia tridimensionale multiasiale in fibra di carbonio, ha raggiunto un rapporto di utilizzo fino al 35% nelle parti principali come ala, impennaggio verticale, impennaggio orizzontale e rivestimento della fusoliera, riducendo significativamente il peso della struttura, migliorando la manovrabilità nonché le proprietà di resistenza alla fatica e alla corrosione. Il peso della fusoliera è stato notevolmente ridotto, mentre la manovrabilità e la resistenza alla fatica e alla corrosione sono state migliorate.

【Settore civile: Rivoluzione dei materiali di nuova generazione】

Nel settore civile, i tessuti multiasiali in fibra di carbonio sono stati ampiamente utilizzati in numerosi settori come edilizia, sanitario, trasporti e articoli sportivi, integrandosi profondamente nella vita quotidiana. Nel campo dell'edilizia, il materiale è stato ampiamente adottato per la riparazione e il rinforzo di strutture ingegneristiche esistenti grazie ai suoi vantaggi di facile lavorabilità ed effetto affidabile, contribuendo significativamente all'espansione della sua applicazione nell'industria delle costruzioni. Nel settore medico, con il progresso della tecnologia medica e il miglioramento della consapevolezza sanitaria, la domanda di mercato per apparecchiature mediche ad alte prestazioni continua a crescere, e il funzionamento sotto carico elevato richiede requisiti rigorosi in termini di durata. I materiali in fibra di carbonio si sono dimostrati dotati di eccellente inerzia chimica (resistenza alla corrosione, agli acidi e alle basi) e stabilità dimensionale, risultando così una scelta ideale per la produzione di dispositivi medici. I mezzi di trasporto beneficiano delle caratteristiche di leggerezza e alta resistenza dei tessuti multiasiali (eccellente resistenza alla trazione e al taglio), che riducono significativamente il peso morto del veicolo e il consumo energetico, mentre le loro ottime proprietà meccaniche migliorano efficacemente la sicurezza passiva del veicolo. Nel settore degli articoli sportivi, i compositi in fibra di carbonio soddisfano la domanda dei consumatori per attrezzature ad alte prestazioni e garantiscono qualità e durata del prodotto grazie al loro peso ridotto, alto smorzamento, eccellente resistenza alla fatica e basse caratteristiche di deformazione.

Prospettive future

Con il continuo aumento della domanda di applicazione dei materiali compositi, il tessuto multiasiale in fibra di carbonio avrà uno spazio di sviluppo più ampio in numerosi settori grazie all'angolo di stratificazione personalizzabile, all'elevata libertà progettuale e alle ottime proprietà meccaniche. In futuro, con il progresso della tecnologia di produzione automatizzata e dei nuovi sistemi di resina, l'efficienza produttiva del tessuto multiasiale sarà ulteriormente migliorata, i costi continueranno a essere ottimizzati e si favorirà la sua applicazione su larga scala nelle pale delle turbine eoliche, nei veicoli a nuova energia, nell'aerospaziale e in altri settori avanzati. Allo stesso tempo, le eccellenti proprietà di resistenza agli urti e alla fatica del tessuto multiasiale esprimeranno un valore ancora maggiore nel settore civile, come nel rinforzo degli edifici, negli articoli sportivi e nei dispositivi medici, contribuendo alla diffusione di prodotti leggeri e ad alte prestazioni.