Filament Winding ist eine Technik zur Herstellung von Verbundmaterialien, bei denen es sich um Materialien handelt, die aus zwei oder mehr physikalisch und chemisch unterschiedlichen Substanzen bestehen. Die Filamente werden um eine Form gewickelt, die als Patrize oder Dorn bezeichnet wird. Die gebräuchlichsten Filamente, die in diesem Verfahren verwendet werden, sind Glas-, Kohlenstoff- und Aramidfasern. Diese Technik ist besonders wichtig für Produkte im Luftfahrt- und Industriebereich.
Als hochautomatisiertes Verfahren ist der Filament Winding Prozess in der Regel präzise und exakt in seinen Messungen. Fasermaterial wird in ein Harzbad getränkt und mit Reaktanten mit niedrigem bis mittlerem Molekulargewicht bedeckt. Die Faser wird dann von zylindrischen Spulen gesammelt und um den Dorn gewickelt. Beim Aufwickeln des Materials wird entweder Epoxidharz, Epoxidharz oder ein Polyesterharz gleichmäßig darauf gegossen.
Es ist äußerst wichtig, dass der Dorn fest in der Fadenwickelmaschine gehalten wird. Dies hilft, den Dorn genauer zu wickeln und die Filamente entsprechend der endgültigen Anwendung im richtigen Muster zu platzieren. Um diesen genauen Prozess zu steuern, werden in der Regel spezialisierte Computerprogramme verwendet.
Nachdem alle Filamente um den Dorn gesponnen sind, wird der harzbeschichtete Verbundstoff durch Erhitzen in einem computergesteuerten Ofen gehärtet. Hitze härtet die Faser und erleichtert das Entfernen des neuen Bauteils aus der Dornform. Das Bauteil wird sorgfältig mit einer Maschine extrahiert, die die Struktur von Dorn und Bauteil beibehält. Nach der Extraktion ist die neue Faserverbundstruktur verarbeitungs- und einsatzbereit.
Die Anordnung der Filamente ist entscheidend für die Zusammensetzung des Endprodukts. Ein hohes Winkelmuster beim Verlegen der Fasern fördert eine höhere Druckfestigkeit des Materials. Die Druckfestigkeit bezieht sich auf die Menge an Druckkraft, die erforderlich ist, um ein Material zu brechen oder zu brechen. Die Anordnung der Fasern in einem kleinen Winkelmuster verbessert die Zugfestigkeit des Materials. Die Zugfestigkeit ist die Belastung, die ein Material beim Ziehen oder Dehnen aushalten kann, bevor es reißt oder bricht.
Ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis in der Bauteilstruktur ist das Ergebnis der Strenge des Filament Winding Prozesses. Diese endgültige Struktur hält viel Druck und Belastung stand, egal ob sie als Helix, Kugel oder Zylinder geformt ist. Aus diesem Grund werden Verbundstrukturen aus diesem Verfahren in der Industrie hoch geschätzt. Solche Komponenten werden als Druckbehälter, Flugzeugkörper, Strommasten, Rohre und vieles mehr verwendet.