Hoe koolstofvezelbuizen worden gemaakt

Koolstofvezelbuizen zijn ideaal voor zowel de hobbyist als de industriële professional. Door gebruik te maken van de stijfheid van de koolstofvezels kan een extreem stijve en toch lichtgewicht buisvormige structuur worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen.

Koolstofvezelbuizen kunnen staal vervangen, maar vaker wel dan niet vervangen ze aluminium. In veel gevallen kan een koolstofvezelbuis 1/3e van een aluminium buis wegen en toch dezelfde of betere sterkte-eigenschappen hebben. Hierdoor worden met koolstofvezel versterkte buizen vaak aangetroffen in toepassingen waar lichtgewicht van cruciaal belang is, zoals de lucht- en ruimtevaart, raceauto's en recreatieve sporten.

De meest voorkomende buisvormige profielvormen van koolstofvezel zijn vierkant, rechthoekig en rond. De rechthoekige en vierkante profielen worden gewoonlijk een "kokerbalk" genoemd. Kokerbalken van koolstofvezel bieden een uitstekende stijfheid aan een constructie en simuleren twee parallelle I-balken.

Toepassingen van koolstofvezelbuizen

Voor elke toepassing waarbij gewicht cruciaal is, zal de overstap naar koolstofvezel voordelig zijn. Hieronder volgen enkele van de meest voorkomende toepassingen van koolstofvezelbuizen:

LEES MEER

Geheimen van de productie van koolstofvezels onthuld

Door Todd Johnson

Lucht- en ruimtevaartbalken en rondhouten

Structurele componenten van de Formule 1

Pijlschachten

Fiets buizen

Kajak peddels

Productie van koolstofvezelbuizen

Holle composietstructuren kunnen moeilijk te vervaardigen zijn. Dit komt omdat er druk moet worden uitgeoefend op zowel de binnen- als de buitenzijde van het laminaat. Vaker wel dan niet worden koolstofvezelbuizen met een doorlopend profiel vervaardigd door middel van pultrusie of filamentwikkeling.

Gepultrudeerde buizen zijn veruit de meest kosteneffectieve methode voor het vervaardigen van continue composietprofielen. Bij het pultruderen van een holle buis is een “zwevende doorn” nodig. Een verchroomde stalen staaf is stevig op zijn plaats bevestigd aan de zijde van de matrijs waar de grondstof binnenkomt. Het bevestigingsmateriaal bevindt zich ver genoeg weg zodat de geïmpregneerde vezel niet wordt gehinderd wanneer deze de matrijs binnengaat.

De ruimte tussen de doorn en de matrijs bepaalt de wanddikte van de koolstofvezelbuis.

Pultruderende koolstofvezelbuizen maken de productie van buizen van vrijwel elke lengte mogelijk. Het transport van de buis is over het algemeen de beperking van de lengte. Bij pultrusie zal het grootste deel van de vezel in de richting van de buis lopen. Hierdoor ontstaat een buis met een enorme stijfheid, maar niet veel hoepelsterkte of dwarsrichtingsterkte.

Filamentgewonden buizen van koolstofvezel

Voor meer sterkte en eigenschappen in alle richtingen is filamentwikkeling een effectieve methode bij het vervaardigen van koolstofvezelbuizen. Filamentgewikkelde buizen zijn kosteneffectief en hebben uitstekende eigenschappen, maar de grootste beperking is gebaseerd op de lengte van de wikkelmachine.

Andere productieprocessen

Pultrusie en filamentwikkeling zijn, hoewel de meest voorkomende, niet de enige manier om koolstofvezelbuizen te vervaardigen. Blaasgieten, compressiegieten, vacuüminfusie en autoclaafverwerking zijn allemaal methoden om koolstofvezelbuizen te vervaardigen. Elk heeft ook zijn eigen voordeel en nadeel.