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      Plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP)

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        opaco, serigrafato, contenuto di fibre 65%, fibra di carbonio Tenax HT 24 K, materiale a matrice epossidica vinilica, resistenza alla flessione 900 N/mm², modulo di elasticità >90.000 MPa, resistenza alla...
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        Tubo poltruso in fibre di carbonio, tondo
        da 7,90 €
        opaco, lucido, contenuto di fibre 65%, fibra di carbonio Tenax STS 24 K, materiale a matrice epossidica vinilica, pultrusi, resistenza alla trazione 1700 N/mm², modulo di elasticità 115.000 N/mm², resistenza alla...

      Proprietà e produzione di materiali CFRP

      CFRP, fibra di carbonio, plastica rinforzata con fibra di carbonio (da cui l'abbreviazione CFRP) - tutti questi termini si riferiscono allo stesso materiale: un composito di fibre di carbonio incorporate in una matrice sotto forma di fili paralleli tra loro o trasversalmente come un tessuto. La matrice è in plastica duroplastica, per lo più resina epossidica o poliestere.

      Le plastiche rinforzate in fibra di carbonio hanno proprietà fisiche speciali, in particolare una stabilità e una rigidità eccezionali - è davvero sorprendente tenere tra le mani un'asta di tre millimetri di spessore e non piegarla come ci si aspetterebbe. Il materiale è particolarmente leggero, ha un ottimo smorzamento delle vibrazioni e un basso affaticamento del materiale, anche sotto carico dinamico permanente. Si può affermare che il CFRP è significativamente più leggero dell'alluminio, ma almeno altrettanto resistente dell'acciaio. Ulteriori vantaggi sono la bassa dilatazione termica e la buona resistenza alla corrosione.

      Durante la produzione, le fibre di carbonio fini sono raggruppate in singoli fasci di fibre di carbonio più spesse. Questi vengono ulteriormente elaborati a seconda del campo di applicazione: ad esempio, vengono tagliati in piccoli pezzi e utilizzati per la laminazione. A questo scopo vengono utilizzati anche scrims e stuoie a fibre singole o multidirezionali, in cui le fibre sono disposte rigorosamente in una direzione o trasversalmente. La forma più stabile, tuttavia, è l'ulteriore lavorazione in tessuti in cui la struttura della treccia può essere adattata con precisione al modo in cui il componente sarà sottoposto al carico. I punti di forza più elevati si ottengono sempre in direzione delle fibre - quindi è ovvio che una struttura di tessuto in cui le fibre scorrono in direzioni diverse è più stabile di un tessuto unidirezionale.

      I semilavorati in CFRP sono prodotti essenzialmente in tre diversi processi:

      • Pultrusione: qui le fibre vengono impregnate con una resina (poliestere o epossidica - l'epossidica è più stabile, ma anche più costosa) e tirate attraverso una filiera di estrusione in fili, così formati e induriti. Le fibre di carbonio sono allineate unidirezionalmente, il semilavorato è particolarmente stabile nella direzione corrispondente.
      • Avvolgimento di filamenti: i filamenti sono impregnati di resina e avvolti su anime rotanti ad angolo variabile. A seconda dello spessore delle fibre e dello strato applicato, si ottengono diverse qualità e resistenze.
      • Prepreg: la struttura tessile visibile tipicamente associata al carbonio (e spesso imitata come pellicola adesiva) viene creata avvolgendo intorno a mandrini metallici dei tappetini in tessuto impregnato di resina, i cosiddetti preimpregnati. Anche in questo processo, la struttura dello strato può essere adattata al materiale e l'angolo delle fibre può essere modificato a seconda delle esigenze. I preimpregnati hanno la più alta resistenza, ma sono anche abbastanza costosi.

      È auspicabile un alto contenuto di fibre - di solito tra il 50 e l'80% - il 60% del contenuto di fibre può essere considerato un valore standard solido.

      Aree di applicazione per i materiali CFRP

      Il futuro appartiene al carbonio! Questa affermazione può sembrare esagerata, ma i campi di applicazione sono ancora in aumento. Il CFRP è utilizzato principalmente per le costruzioni rigide:

      • Componenti della macchina altamente resistenti alle vibrazioni
      • Aste da vela, racchette da tennis (anche per la resistenza alle vibrazioni del materiale, il braccio da tennis non è più così diffuso come negli anni '70), strutture per aquiloni e tende, parti del telaio e delle biciclette.
      • Aste per bandiere e pali telescopici, aste di puntamento

      Più in generale, l'applicazione più comune è quella di un tubo, profilo o asta stabile, che è estremamente stabile con diametro e peso ridotti.

      Lavorazione di materiali CFRP

      Le parti in CFRP possono essere segate con un seghetto o con una sega circolare; il problema è che le fibre si sfilacciano un po' alle estremità e la post-elaborazione non migliora significativamente le estremità. L'ideale è una sega a nastro con lama a nastro diamantata. In alternativa, si consiglia una smerigliatrice per foratura fine con disco da taglio (diamantato).

      La CFRP può essere forata con una punta in metallo duro convenzionale (a velocità piuttosto basse), ma gli utensili diamantati sono migliori. I fori si sfilacciano meno se si fora su una superficie morbida (legno, plastica).

      Il materiale viene incollato al meglio con un adesivo bicomponente a base epossidica. In caso di prolunghe per tubi o barre, tuttavia, è generalmente preferibile un collegamento meccanico interno o esterno (supplementare) sotto forma di manicotto o di raccordo.

      I semilavorati CFRP sono facili da verniciare, ma va notato che spesso hanno una pellicola isolante all'esterno. Quindi, come avviene generalmente, prima carteggiare e pulire, poi verniciare.

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