Enrolamento de filamento (filament winding)
Fibra molhada em resina enrolada em um mandril giratório
O enrolamento de filamento envolve fibra molhada em resina em torno de um núcleo giratório chamado mandril, camada após camada, como linha em um carretel. Um carro móvel guia a fibra para que ela pouse em um ângulo exato. Tubos, cilindros de gás, tanques de hidrogênio e carcaças de motores de foguete são feitos assim.
Como funciona
Alimente a fibra. Rovings (feixes sem torção de fibra contínua) se desenrolam de carretéis e passam por tensionadores, que os mantêm esticados de forma uniforme.
Molhe com resina. A fibra passa sobre um tambor girando em um banho de resina. Como alternativa, o towpreg (fibra já embebida em resina, como uma fina fita de pré-impregnado) é enrolado seco.
Guie sobre o mandril giratório. Um carro com um olhal de entrega (a guia de onde a fibra sai) vai e volta enquanto o mandril gira. Um computador sincroniza os dois movimentos.
Construa as camadas. A velocidade do carro em relação à rotação define o ângulo da fibra: perto de 90° para camadas circunferenciais, um ângulo definido para camadas helicoidais, perto de 0° para camadas polares sobre as extremidades. As camadas são empilhadas até a parede ficar espessa o bastante.
Cure e depois retire o mandril. A peça cura (a resina endurece), muitas vezes em um forno enquanto ainda gira. O mandril é então retirado, ou fica dentro como revestimento interno (liner), como na maioria dos tanques de pressão.
Dados-chave
- Materiais
- Fibra de vidro (a mais comum), carbono ou aramida (uma fibra sintética resistente); resina epóxi, poliéster ou éster vinílico
- Peças típicas
- Tubos, vasos de pressão, tanques de gás e de hidrogênio, eixos de transmissão, postes, carcaças de motores de foguete
- Tamanho da peça
- De tubos de poucos centímetros de largura a tanques e tubos de vários metros de diâmetro
- Precisão
- Superfície interna tão precisa quanto o mandril; ângulo da fibra e espessura da parede controlados camada por camada
- Acabamento superficial
- Interior liso; exterior estriado pelas faixas de fibra, a menos que seja lixado, envolvido ou revestido
- Tamanho de lote adequado
- De grandes tanques únicos a dezenas de milhares de cilindros por ano em máquinas de vários fusos
- Custo de ferramental e máquinas
- Mandris de centenas a centenas de milhares de dólares; máquinas de dezenas de milhares a milhões
- Velocidade
- Minutos para um tubo pequeno; horas para um tanque grande, mais o tempo de cura
Pontos fortes e limites
Pontos fortes
- As fibras continuam contínuas e são colocadas em ângulos exatos: resistência muito alta para o peso
- Ideal para peças sob pressão interna, como tanques e tubos
- Altamente automatizada e repetível
- Baixo desperdício de material
Limites
- Só formas que podem girar: tubos, cilindros, domos e corpos quase redondos
- Formas côncavas são difíceis, porque a fibra faz ponte sobre as cavidades
- A superfície externa é rugosa, a menos que seja acabada
- O mandril precisa sair, a menos que fique como revestimento interno
Onde é usado
- Energia e gásTanques de hidrogênio e de gás natural para veículos, cilindros de GLP
- Química e águaTubos e tanques de armazenamento à prova de corrosão
- Aeroespacial e defesaCarcaças de motores de foguete, tubos de lançamento, garrafas de pressão
- Automotivo e indústriaEixos de transmissão de carbono, rolos, cilindros hidráulicos
- Esportes e lazerHastes de tacos de golfe, peças de bicicleta, cilindros de ar de mergulho e de paintball
Como reconhecê-lo
- Um padrão cruzado em losangos de faixas de fibra por fora, às vezes visível sob a resina transparente.
- Formas redondas ou de cápsula com extremidades abauladas e uma pequena abertura em um ou nos dois polos.
- Uma superfície interna lisa e exata e um exterior levemente estriado.
Compare com
Assista
Rock West Composites · Como a fibra é molhada e enrolada em um mandril girando
Vashishtha Research · Enrolamento úmido ao lado de enrolamento seco em uma máquina pequena
Composites Central · Um grande tanque de fibra de vidro enrolado em uma fábrica
MIKROSAM · Uma linha automatizada que enrola e cura tanques de gás
Veja fotos reais
- Wikipedia: Enrolamento de filamento — o processo, padrões de enrolamento e produtos
- Busca de fotos no Wikimedia Commons
Lembre-se
- A fibra molhada em resina é enrolada em um mandril giratório por um carro móvel.
- A razão entre a velocidade do carro e a rotação define o ângulo da fibra.
- É o processo preferido para tubos e tanques de pressão resistentes e leves.
Mais em Compósitos
Todos os 100 processos
10.1Laminação manual e cura em autoclaveCamadas de pré-impregnado empilhadas em um molde, ensacadas a vácuo e curadas sob calor e pressãoAbrir a lição
10.2Moldagem por transferência de resina (RTM) e infusãoFibra seca em um molde; resina líquida empurrada (RTM) ou puxada a vácuo (infusão)Abrir a lição
10.3PultrusãoFibras puxadas por resina e por uma matriz aquecida, sem pararAbrir a liçãoExperimente
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