Anpassade 3D tryckt kolfiber cykel ram (8 / 20 steg)

Steg 8: Introduktion till kompositer

För de av er som redan vet om att arbeta med fiberarmerad plast (kompositer), Känn dig fri att hoppa över detta avsnitt. Men även de som är bekanta med glasfiber och polyester harts bör notera att kolfiber är ett något annat djur. Den grundläggande tekniken att använda lång-strand tyg för att förstärka plast harts är samma, men Carbons egenskaper är något mer komplicerat.

1) kolfiber är bara stark i den riktning som fibrerna kör. Det är 10 x starkare när orienterade med fibrer än över dem. Den här egenskapen är kända som "Anisotrop" (till skillnad från metaller, med enhetliga styrka i alla riktningar, som är isotrop). Att vara Anisotrop kan formgivarna sätta styrkan i en kolfiber del endast om de behöver. Detta sparar vikt, men kräver att du vet exakt vilka betonar delen blir utsatt! Om du inte design för alla krafterna som erfarna, kunde din del misslyckas. Se bifogade bilden för att se hur kraftigt modulus (stelhet) av kolfiber sjunker när belastningen inte är orienterad med fiber.

2) sammansatta delar består av flera skikt kallas plies. Antalet plies används och riktningen avgör styrkan i delen.
a. 0 graders plies (med fibrerna går längs längden på en tub) är starkast på motstånd mot böjning, drag- och tryckhållfasthet laster. Cykeln rör har de flesta av deras fibrer löpande i denna riktning.
b. 90 graders plies (kör runt om kring ett) används för att ge bågen styrka, motstå krossning. Detta är den minst viktiga riktningen på en cykel.
c. +-45 graders plies är bäst på motstå torsional (vridning) och skeva styrkor. Detta är viktigt, särskilt i korsningar som vevlagret.

3) kolfiber kommer i vävt tyg och i enkelriktad band. Vävda tyget har fibrer löpande på 0/90 grader vinkelrätt mot varandra. De flesta cyklar tillverkas främst av enkelriktad tyg med en kosmetisk "försäkring" skikt av vävda fibrer.

4) i praktiken måste de flesta delar motstå en kombination av alla ovanstående krafter. Till exempel, kommer en del med 8 enkelriktad plies upplagt @ 0, 90, + 45, -45, -45, + 45, 90, 0 grader att kunna motstå de flesta krafter lika. Detta är vad som kallas en "domstolsliknande isotropiskt" upplägget, eftersom det approximerar en metalldel skulle arbeta. För mycket komplicerade korsningar som nedre fästet lug där det finns en hel del krafter som är svåra att förutsäga, denna typ av upplägget blir tyngre, men säkrare.
5) styrka kommer från kontinuerliga fibrer, vilket skapar en direkt belastning väg genom din del. Var försiktig när du slipa din del – om du sand ner en knölig upplägget för estetik, du kan bryta de långa-strand kolfibrer och att kompromissa sin integritet.

6) du kan inte trycka på en lina. Kolfiber är bara ett finare tyg, så medan det kan ta dra (brottgräns) massor, det inte kan ta trycka (tryckkraft) laster utan lite hjälp. Det är där epoxiharts kommer in. Epoxi är den matris som håller alla kolfibrer på plats och förvandlar de enskilda lagrarna till en stark, enhetlig helhet.

7) när lägga upp din kolfiber, vill du se till att var och en av tusentals enskilda delarna har varit fuktigt ut med epoxi. Om din upplägget har för mycket epoxi, är enda nackdelen att det blir tyngre (och lite mer sprött). Om fibrerna inte har varit ordentligt mättad, kommer inte att den vara stark alls.

8) endast använda epoxiharts. Medan mer dyr än polyester, det är betydligt starkare och mindre sprött, och skapar mycket starkare obligationer med kol fibrer. Det är också mycket mindre giftiga och luktar inte död.

9) komprimering är viktigt. Kolfiber är stel och har en tendens att utvecklas från en krökt ytbehandlar du har fast dem på. De enskilda skikten kommer inte också bond tillsammans i en stark enhetliga del. Nyckeln till att förhindra detta är att komprimera fibrerna tillsammans. Detta kan åstadkommas med en tvådelad mögel, genom vakuum-uppsamlare eller helt enkelt genom att Linda delen i vinyl eltejp (klibbiga sida ut) att komprimera det alla tillsammans.

10) kolfiber misslyckas katastrofalt. Till skillnad från stål - och i mycket mindre utsträckning, aluminium - som kommer att böja när de misslyckas, kommer att carbon fiber delar nafsa. Detta kan vara plötsliga och utan förvarning, vilket kan vara farligt om du rider! I praktiken är detta inte ett stort problem, eftersom en kolfiber del som väger lika mycket som en stål eller aluminium en kommer att vara mycket starkare, men bara inse att om inte du är ingenjör, det är bättre att motstå frestelsen att göra dina kolfiber leder superlätt (åtminstone för din första bildrutan). Lite extra vikt kommer att gå långt för tillförlitlighet och sinnesfrid.