カーボンファイバーチューブの製造方法

カーボンファイバーチューブは、愛好家と業界の専門家の両方にとって理想的です。カーボンファイバーの剛性を利用し、非常に剛性が高く軽量なチューブ状構造は幅広い用途に使用できます。

カーボンファイバーチューブはスチールに取って代わることができますが、多くの場合、アルミニウムに取って代わられています。多くの場合、カーボンファイバーチューブはアルミニウムチューブの 1/3 の重量でありながら、同等以上の強度特性を備えています。このため、カーボンファイバー強化チューブは、航空宇宙、レースカー、レクリエーションスポーツなど、軽量性が重要な用途でよく使用されます。

最も一般的なカーボンファイバーの管状プロファイル形状は、正方形、長方形、円形です。長方形および正方形のプロファイルは、一般に「ボックス ビーム」と呼ばれます。カーボンファイバーボックスビームは構造に優れた剛性を提供し、2 本の平行な I ビームをシミュレートします。

カーボンファイバーチューブの用途

重量が重要な用途では、カーボンファイバーに切り替えると有益です。以下はカーボンファイバーチューブの最も一般的な用途の一部です。

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中空複合構造は製造が難しい場合があります。これは、積層体の内側と外側の両方に圧力を加える必要があるためです。多くの場合、連続プロファイルのカーボンファイバーチューブは引抜成形またはフィラメントワインディングによって製造されます。

引抜成形チューブは、連続複合材プロファイルを製造する最もコスト効率の高い方法です。中空管を引抜成形する際には「フローティングマンドレル」が必要となります。クロムメッキ鋼棒は、原材料が入るダイスの側面の所定の位置にしっかりと固定されています。取り付け金具は、含浸されたファイバーがダイに入るときに干渉しない程度に十分に離れています。

マンドレルとダイの間のスペースによって、カーボンファイバーチューブの壁の厚さが決まります。

カーボンファイバーチューブを引抜成形することで、事実上あらゆる長さのチューブを製造できます。チューブの輸送には一般に長さの制限があります。引抜成形では、繊維の大部分がチューブの方向に伸びます。これにより、非常に高い剛性を備えたチューブが作成されますが、フープ強度や横方向の強度はあまり高くありません。

フィラメント巻きカーボンファイバーチューブ

あらゆる方向の強度と特性を向上させるために、フィラメントワインディングはカーボンファイバーチューブの製造において効果的な方法です。フィラメント巻きチューブはコスト効率が高く、優れた特性を備えていますが、最大の制限は巻き取り機の長さに基づいています。

その他の製造プロセス

引抜成形とフィラメントワインディングは最も一般的ですが、カーボンファイバーチューブを製造する唯一の方法ではありません。ブラダー成形、圧縮成形、真空注入、およびオートクレーブ処理はすべて、カーボンファイバーチューブを製造する方法です。それぞれに独自の長所と短所もあります。