Divisore 4° asse CNC in carbonio

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guido91ra
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Re: Divisore 4° asse CNC in carbonio

Messaggio da guido91ra » mercoledì 7 novembre 2018, 22:29

Allora facciamo una distinzione sulla fibra di carbonio.
Esistono due famiglie di fibre ben distinte ma chiamate generalmente carbonio.
La prima e la più usata è proprio la fibra di carbonio il cui filato è prodotto partendo dal PAN( poliacrilonitrile). Questa famiglia è composta principalmente dalle fibre HS ( alta resistenza) i cui valori di resistenza a trazione posso arrivare fino a 7000Mpa e come modulo elastico si aggirano intorno ai 210/250 Gpa. Non smorzano vibrazioni.
Sono le fibre che costano di meno e vanno dai 25 ai 45€/mq.

La seconda famiglia, meno usata, meno capita in generale, il cui impiego è in campo aerospaziale è la fibra di grafite il cui filato è prodotto dalla pece.
Questa famiglia è composta dalle HM ( alto modulo) e dalle UHM( altissimo modulo) la cui resistenza a trazione è 3450Mpa mentre arriviamo a 860Gpa di modulo elastico. Smorzano le vibrazioni. Qui il prezzo sale di parecchio per 3 motivi, poca produzione, vendita esclusiva in campo aerospaziale, processi produttivi. I prezzi vanno dai 60 ai 120€

Per entrambe le famiglie il range di prezzo è dovuto dal tipo di filato e dal sistema di resina con cui vengono impregnate le fibre.

Io ho scelto di usare UHM per diversi motivi, tra cui performance elevate e ricerca su nuove applicazioni.
Nulla toglie di usare fibre meno performanti e meno costose per impeghi meno esigenti ma senza rinunciare ai vantaggi di questi materiali.

In aggiunta per sopperire a certe carenze rispetto a fibre top gamma si posso inserire dei core nel laminato per aumentare la rigidità, come ad esempio la balsa che secondo me è un core ultra performante ma molto disprezzato perché non è facile progettare componenti e lavorarla.
Con i core il discorso si complica e si amplia ulteriormente, ma si può comunque approfondire.
Nei materiali per lo smorzamento vibrazioni c'è anche il laminato con la balsa, ma devo ancora fare i test.
Se da buoni risultati allora si può portare un laminato HS-Balsa anche in ambito hobby con un buon rapporto costo/prestazioni, anche perché la balsa costa veramente poco circa 12-13€/mq spessore 6,35mm.
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Re: Divisore 4° asse CNC in carbonio

Messaggio da Fiveaxis » mercoledì 7 novembre 2018, 22:56

Sapevo dell'esistenza di queste fibre con ottime qualità smorzanti, l'unico dubbio che ho io, è la gestione delle dilatazioni termiche quando si ha (inevitabilmente nelle macchine utensili) la combinazione acciaio/fibra di carbonio (25 : 1 c.a.) e -ancor peggio- alluminio/fibra di carbonio (50:1 c.a.).. :-k
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scj

Re: Divisore 4° asse CNC in carbonio

Messaggio da scj » mercoledì 7 novembre 2018, 23:02

Vorresti dire che i sadwich carbonio/balsa/carbonio che usiamo in aeromodellismo sono qualche di eccezionale? Noi lo facciamo solo per questioni di peso!

guido91ra
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Re: Divisore 4° asse CNC in carbonio

Messaggio da guido91ra » giovedì 8 novembre 2018, 0:18

@scj

dipende da come orienti le fibre sia del carbonio che della balsa. Non a caso questo tipo di sandwich viene usato anche per le pale eoliche di 30/40mt.

Inoltre nella maggior parte dei casi nei compositi lavorano solo i layer più esterni quindi più distanzi i layer delle due facce come nel sandwich più aumenti la rigidità e la resistenza. Sembra stupida la cosa ma è molto sottovalutata.
Esempio: ho fatto un componente con 0,6mm di carbonio hs(1 layer di tessuto da 600gr) per lato e balsa da 19mm, sotto un carico di 200kg fletteva di 0,2mm. Se prendi i singoli materiali e li sottoponi allo stesso carico li rompi.

L'altro vantaggio della balsa è che si può portare l'autoclave a 6/7 bar di pressione per la compattazione cosa che con gli alveolari o core plastici non puoi fare e per cui perdi resistenza tra le lamine oltre a possibili porosità nella resina e quindi un ulteriore perdita di resistenza del laminato.

Nel modellismo le fibre della balsa le mettete perpendicolari o parallele alle fibre del tessuto?
Il sandwich è fatto in autoclave con i preimpregnati?

@Fiveaxis
ci colleghiamo all'altro topic.
le fibre UHM hanno una conducibilità termica superiore al rame e sto cercando il modo di sfruttarla per termoregolare l'asse intero che in pratica manterebbe a temperatura anche i componenti in acciaio/alluminio a contatto.
Purtroppo ancora nessuno si è addentrato a risolvere questi problemi e le risposte bisogna cercarle facendo prove su prove, però sono fiducioso anche se le prove vanno a rilento.
Ultima modifica di Fiveaxis il giovedì 8 novembre 2018, 16:47, modificato 1 volta in totale.
Motivazione: Riporti rimossi
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scj

Re: Divisore 4° asse CNC in carbonio

Messaggio da scj » giovedì 8 novembre 2018, 8:25

Siamo un pò offtopic quindi spero di non inquinare la discussione oltremodo.
In realtà i nostri sandwich venivano fatti un pò perchè il carbonio fa molto Hi tech (magari lo stesso pezzo poteva essere fatto con compensato betulla) un pò perchè, alla ricerca smodata di leggerezza il carbonio faceva miracoli.
Eravamo molto "manovali" infatti si usava tessuto classico impregnato con pennello/rullo messo sotto due vetri separati da foglio in acetato da lucidi per lavagna luminosa. Praticamente vetro, foglio di acetato, primo strato di carbonio (a fibre incrociate), foglio di balsa, carbonio, acetato, vetro. Un paio di morsetti e via andare.
Immagino ti stia venendo il voltastomaco :mrgreen: ma in tempi non sospetti (ma soprattutto quando non si sapeva ancora nulla sui compositi) quelle erano le prima prove che venivano fatte con metodi casalinghi. Ricordo però che le basette sulle quali poi montavamo i servocomandi diventavano incredibilmente robuste. Dopo 20 anni ho capito il perchè!

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Re: Divisore 4° asse CNC in carbonio

Messaggio da guido91ra » giovedì 8 novembre 2018, 9:07

Ah beh i primi pezzi li ho fatti anche io in garage spennellando come un matto, strisciando cera per auto sugli stampi.
Poi con la nascita della società è stato scelto di usare solo tessuti preimpregnati con ciclo di cura in autoclave, principalmente per una questione di maggiori proprietà meccaniche, controllo minuzioso sul manufatto e per motivi di salute/inquinamento ambientale.

Comunque pensa, il tuo sandwich era già robusto nonostante i limiti della tecnologia a impregnazione manuale. Prova a pensare quanto può essere più robusto con prodotti più performanti e lo studio sulla direzione delle fibre.

Poi come ogni materiale hanno i pro e i contro, un loro campo di impiego e i propri limiti. La cosa interessante è che tutt'ora i limiti di impiego non sono ancora del tutto fissati e c'è ancora da esplorare.
Senza considerare che la concezione di come usarli e sfruttarli è ancora limitata, ti basti pensare che ci sono ingegneri che per limitare la flessione aumentano in maniera notevole lo spessore, quando si può ridurre e combinare diversi tipi di fibre, esempio banale ma troppo diffuso.
Se volete si può fare un topic a parte dove ne parliamo in generale.
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Re: Divisore 4° asse CNC in carbonio

Messaggio da Fiveaxis » giovedì 8 novembre 2018, 9:56

Sì, direi che sarebbe opportuno aprire un Topic nella sezione Materiali...

EDIT: @guido91ra evita i riporti integrali dei messaggi precedenti perchè non sono ammessi (vedi Regolamento)
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