Come sono realizzati i tubi in fibra di carbonio

I tubi in fibra di carbonio sono ideali sia per l'hobbista che per i professionisti del settore. Utilizzando la rigidità delle fibre di carbonio, una struttura tubolare estremamente rigida ma leggera può essere utilizzata in una vasta gamma di applicazioni.

I tubi in fibra di carbonio possono sostituire l'acciaio, ma il più delle volte sostituiscono l'alluminio. In molti casi, un tubo in fibra di carbonio può pesare 1/3 di un tubo in alluminio e avere comunque le stesse o migliori caratteristiche di resistenza. Per questo motivo, i tubi rinforzati in fibra di carbonio si trovano spesso in applicazioni leggere, cruciali, come quelle aerospaziali, automobilistiche e sportive ricreative.

Le forme più comuni di profilo tubolare in fibra di carbonio sono quadrati, rettangoli e circolari. I profili rettangolari e quadrati sono comunemente indicati come "trave a scatola". Le travi scatolari in fibra di carbonio offrono un'eccellente rigidità a una struttura e simulano due travi a I parallele.

Applicazioni per tubi in fibra di carbonio

Qualsiasi applicazione in cui il peso è cruciale, il passaggio alla fibra di carbonio sarà vantaggioso. Di seguito sono riportati alcuni degli usi più comuni dei tubi in fibra di carbonio:

• Travi e longaroni aerospaziali
• Componenti strutturali di formula 1
• Alberi di freccia
• Tubi per biciclette
• Pagaie per kayak

Produzione di tubi in fibra di carbonio

Le strutture composite cave possono essere difficili da fabbricare. Questo perché la pressione deve essere applicata sia al lato interno che a quello esterno del laminato. Il più delle volte, i tubi in fibra di carbonio con un profilo continuo sono prodotti mediante pultrusione o avvolgimento di filamenti.

I tubi pultrusi sono di gran lunga il metodo più economico per produrre profili compositi continui. Quando si pultrude un tubo cavo, è necessario un "mandrino flottante". Un'asta di acciaio cromato è fissata saldamente in posizione sul lato della matrice in cui entra la materia prima. L'hardware di montaggio è abbastanza lontano da non interferire con la fibra impregnata quando entra nella matrice.

Lo spazio tra il mandrino e la matrice determinerà lo spessore della parete del tubo in fibra di carbonio.

I tubi pultruding in fibra di carbonio consentono la produzione di tubi praticamente di qualsiasi lunghezza. Il trasporto del tubo è generalmente la limitazione della lunghezza. Nella pultrusione, la maggior parte della fibra corre nella direzione del tubo. Questo crea un tubo con un'incredibile rigidità, ma non molta forza del cerchio o forza trasversale.

Tubi avvolti in fibra di carbonio a filamento

Per una maggiore resistenza e proprietà in tutte le direzioni, l'avvolgimento del filamento è un metodo efficace nella produzione di tubi in fibra di carbonio. I tubi avvolti nel filamento sono convenienti e hanno proprietà eccellenti, tuttavia la limitazione più grande si basa sulla lunghezza della macchina avvolgitrice.

Altri processi di produzione

L'avvolgimento di pultrusione e filamento, sebbene il più comune, non è l'unico modo per produrre tubi in fibra di carbonio. Lo stampaggio della vescica, lo stampaggio a compressione, l'infusione sotto vuoto e l'elaborazione in autoclave sono tutti metodi per produrre tubi in fibra di carbonio. Ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi.