Filament braiding (oplatanie włókien) to zaawansowana technologia wytwarzania kompozytów, w której ciągłe włókna są oplatane wokół trzpienia lub preformy w postaci regularnego splotu. W przeciwieństwie do filament winding, włókna nie są nawijane spiralnie, lecz krzyżują się pod kontrolowanymi kątami, tworząc strukturę o bardzo dobrej odporności na obciążenia wielokierunkowe.
Technologia ta znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie element musi przenosić złożone stany naprężeń, a jednocześnie zachować wysoką odporność na uszkodzenia.
Na czym polega filament braiding?
W procesie filament braiding:
- wiele nośników z włóknami porusza się po zaprogramowanych torach,
- włókna oplatają trzpień, rurę lub preformę,
- powstaje ciągły, regularny splot (najczęściej dwu- lub trójosiowy),
- po oplataniu struktura jest impregnowana żywicą (RTM, infuzja, prepreg),
- następuje utwardzanie i usunięcie trzpienia (jeśli jest tymczasowy).
Efektem jest zamknięta, przestrzenna struktura kompozytowa o bardzo dobrym rozkładzie obciążeń.
Czym braiding różni się od filament winding?
Najważniejsze różnice:
- braiding → włókna krzyżują się i pracują w wielu kierunkach,
- winding → włókna układane głównie w kierunku osiowym i obwodowym.
➡️ Braiding lepiej radzi sobie z:
- obciążeniami skrętnymi,
- udarami,
- lokalnymi koncentracjami naprężeń.
Jakie materiały stosuje się w filament braiding?
Zbrojenie
- włókno węglowe – najwyższe właściwości mechaniczne,
- włókno szklane – ekonomiczne rozwiązania,
- włókna aramidowe – odporność na udary i ścieranie.
Żywice
- epoksydowe,
- winyloestrowe,
- systemy do RTM i infuzji,
- żywice wysokotemperaturowe (aplikacje specjalne).
Zastosowania filament braiding
🟢 Rury i elementy rurowe
- przewody wysokociśnieniowe,
- rury konstrukcyjne,
- elementy instalacji chemicznych.
Braiding zapewnia wysoką odporność na ścinanie i skręcanie, kluczową w rurach.
🟢 Lotnictwo i kosmonautyka
- wsporniki,
- elementy kratownicowe,
- struktury nośne o złożonej geometrii.
🟢 Motoryzacja i motorsport
- wały napędowe,
- elementy zawieszeń,
- struktury bezpieczeństwa.
🟢 Medycyna i biomechanika
- implanty,
- protezy,
- struktury o kontrolowanej elastyczności.
🟢 Energetyka i przemysł
- elementy nośne,
- osłony i obudowy,
- konstrukcje pracujące pod zmiennymi obciążeniami.
Zalety technologii filament braiding
- bardzo dobra odporność wielokierunkowa,
- wysoka odporność na udary,
- dobra tolerancja uszkodzeń,
- możliwość wytwarzania złożonych kształtów rurowych,
- wysoka powtarzalność struktury.
Ograniczenia filament braiding
- mniejsza precyzja lokalnego układania włókien niż w winding,
- koszt maszyn i oprzyrządowania,
- bardziej złożone projektowanie preform,
- ograniczenia gabarytowe maszyn.
Filament braiding a inne technologie
- vs filament winding → lepsza odporność skrętna i udarowa,
- vs RTM → braiding jako preforma do RTM,
- vs pultruzja → większa swoboda kształtu, ale brak procesu ciągłego.
Podsumowanie
Filament braiding (oplatanie włókien) to technologia idealna do elementów kompozytowych pracujących w złożonych stanach obciążeń, szczególnie tam, gdzie kluczowa jest odporność na skręcanie, ścinanie i udary.
Nie zastępuje ona filament winding, lecz doskonale go uzupełnia, poszerzając możliwości projektowe kompozytów.
➡️ W kolejnych artykułach na kompozyty.net pokażemy porównanie filament braiding, filament winding i RTM na przykładach przemysłowych oraz realne kryteria wyboru technologii.
