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1. Einführung in den Rohrwickelprozess

In diesem Tutorial lernen Sie, wie Sie mit dem Rohrwickelverfahren röhrenförmige Strukturen aus Kohlefaser-Prepregs auf einer Rohrwickelmaschine formen und so hochfesteKohlefaserrohre. Dieses Verfahren wird häufig von Herstellern von Verbundwerkstoffen verwendet.

Wenn Sie Rohre mit parallelen Seiten oder einer kontinuierlichen Verjüngung herstellen möchten, ist das Rohrwickelverfahren die ideale Wahl. Sie benötigen lediglich einen Metalldorn der entsprechenden Größe und einen Ofen, um individuelle Carbonfaserrohre nach Ihren spezifischen Anforderungen herzustellen.

Für komplex geformte Carbonfaserrohre, wie Lenker oder komplexere Rohrrahmenstrukturen wie Federgabeln oder Fahrradrahmen, ist die Split-Mold-Technologie die bevorzugte Methode. Wir zeigen Ihnen nun, wie Sie diese komplexen Carbonfaserrohre mithilfe der Split-Mold-Technologie herstellen können.

2. Verarbeitung und Vorbereitung von Metalldornen

• Die Bedeutung von Metalldornen

Vor Beginn des Rohrwickelprozesses müssen zunächst die Metalldorne vorbereitet werden. Die Metalldorne müssen dem Innendurchmesser der Rohre entsprechen, und ihre Oberflächenglätte sowie die entsprechende Vorbehandlung sind entscheidend. Darüber hinaus müssen die Metalldorne einer geeigneten Vorbehandlung unterzogen werden, z. B. durch Reinigen und Auftragen eines Trennmittels, um den anschließenden Entformungsprozess zu vereinfachen.

Während des Rohrwickelprozesses spielt der Metalldorn eine entscheidende Rolle, da er dieKohlefaser-Prepregum ein reibungsloses Wickeln zu gewährleisten. Daher ist es wichtig, im Voraus die passende Größe des Metalldorns vorzubereiten. Da die Kohlefaser um die Außenfläche des Dorns gewickelt wird, muss der Außendurchmesser des Dorns dem Innendurchmesser des herzustellenden Kohlefaserrohrs entsprechen.

• Trennmittel auftragen

Trennmittel reduzieren die Reibung und sorgen für eine reibungslose Entformung. Sie müssen gleichmäßig auf die Dornoberfläche aufgetragen werden. Nach der Vorbereitung des Metalldorns folgt das Auftragen des Trennmittels. Häufig verwendete Trennmittel sind Silikonöl und Paraffin, die die Reibung zwischen Kohlefaser und Metalldorn effektiv reduzieren.

Beim vorbereiteten Metalldorn ist darauf zu achten, dass dieser gründlich gereinigt wird und die Oberfläche möglichst glatt ist, um ein reibungsloses Entformen des Produkts zu ermöglichen. Anschließend wird das Trennmittel gleichmäßig auf die Dornoberfläche aufgetragen.

3. Herstellung von Kohlefaser-Prepreg

• Arten und Vorteile von Prepreg

Nur Carbonfaser-Prepregs erfüllen die hohen Anforderungen an Wickelgenauigkeit und einfache Handhabung. Zwar könnten theoretisch auch andere Verstärkungsmaterialien, wie beispielsweise epoxidimprägnierte Trockengewebe, im Wickelprozess eingesetzt werden, in der Praxis erfüllen jedoch nur Carbonfaser-Prepregs die hohen Anforderungen an Präzision und einfache Handhabung in diesem Prozess.

In diesem Tutorial verwenden wir eine spezielle Prepreg-Schichtmethode, um die Leistung des Schlauchs zu verbessern.

• Prepreg-Layup-Design

Auf der Innenseite des Rohrs wird eine Lage gewebtes Prepreg aufgebracht, gefolgt von mehreren Lagen unidirektionalem Prepreg und schließlich einer weiteren Lage gewebtes Prepreg auf der Außenseite. Dieses Aufbaudesign nutzt die Vorteile der Faserorientierung von gewebtem Prepreg an den 0°- und 90°-Achsen voll aus und verbessert die Leistung des Rohrs deutlich. Die Mehrzahl der auf der 0°-Achse verlegten unidirektionalen Prepregs verleiht dem Rohr eine hervorragende Längssteifigkeit.

4. Ablauf des Rohrwickelprozesses

• Vorwickelvorbereitung

Nach Abschluss des Prepreg-Layup-Designs geht es weiter mit dem Rohrwickelprozess. Bei der Prepreg-Verarbeitung werden PE-Folie und Trennpapier entfernt und entsprechende Überlappungsbereiche freigehalten. Dieser Schritt ist entscheidend für den reibungslosen Ablauf nachfolgender Wickelprozesse.

• Details zum Wickelprozess

Beim Wickeln ist auf eine gleichmäßige Wicklung der Prepregs zu achten, wobei die Metallkernwelle ruhig platziert und die Kraft gleichmäßig ausgeübt werden muss. Die Metallkernwelle sollte stabil am Rand der ersten Prepreg-Lage platziert werden, um eine gleichmäßige Krafteinleitung zu gewährleisten.

Beim Wickeln können an den Enden zusätzliche Prepregs gewickelt werden, um die Produktentnahme beim Entformen zu erleichtern.

• BOPP-Folienverpackung

Neben Prepreg kann auch BOPP-Folie zum Wickeln verwendet werden. BOPP-Folie erhöht den Verfestigungsdruck, schützt und versiegelt das Prepreg. Beim Aufbringen von BOPP-Wickelfolie ist auf eine ausreichende Überlappung der Bänder zu achten.

5. Ofenhärtungsprozess

• Aushärtungstemperatur und -zeit

Nachdem das kohlenstofffaserverstärkte Prepreg-Material fest umwickelt wurde, wird es zum Aushärten in den Ofen geschickt. Die Temperaturkontrolle ist während der Aushärtung im Ofen entscheidend, da verschiedene Prepregs unterschiedliche Aushärtungsbedingungen haben. Dieser Schritt ist entscheidend für die Materialstabilität und die Leistungssteigerung.

Durch die hohe Temperatur im Ofen wird dieKohlefaserund die Harzmatrix reagieren vollständig und bilden einen robusten Verbundwerkstoff.

6. Entfernung und Verarbeitung

Nach dem Entfernen der BOPP-Folie kann das ausgehärtete Produkt entnommen werden. Die BOPP-Folie kann nach dem Aushärten entfernt werden. Bei Bedarf kann die Optik durch Schleifen und Lackieren verbessert werden. Zur weiteren ästhetischen Aufwertung können zusätzliche Veredelungsprozesse wie Schleifen und Lackieren durchgeführt werden.