L’avvolgimento del filamento è una tecnica utilizzata per fabbricare materiali compositi, ovvero materiali costituiti da due o più sostanze fisicamente e chimicamente diverse. I filamenti sono avvolti attorno a una forma di stampo chiamata stampo maschio o mandrino. I filamenti più comuni utilizzati in questo processo sono le fibre di vetro, carbonio e aramide. Questa tecnica è particolarmente importante per i prodotti del settore aeronautico e industriale.
Essendo una procedura altamente automatizzata, il processo di avvolgimento del filamento è normalmente preciso ed esatto nelle sue misurazioni. Il materiale fibroso viene immerso in un bagno di resina e ricoperto con reagenti di peso molecolare medio-basso. La fibra viene quindi raccolta da bobine cilindriche e avvolta attorno al mandrino. Quando il materiale viene avvolto, viene versata su di esso in modo uniforme resina epossidica, epossidica o resina poliestere.
È estremamente importante che il mandrino sia tenuto saldamente nella macchina avvolgitrice di filamenti. Ciò consente di avvolgere il mandrino in modo più preciso e di posizionare i filamenti nel modello corretto, in base all’applicazione finale. Per controllare questo preciso processo vengono generalmente utilizzati programmi informatici specializzati.
Una volta che tutti i filamenti sono stati filati attorno al mandrino, il composito ricoperto di resina viene polimerizzato mediante riscaldamento in un forno computerizzato. Il calore indurisce la fibra e facilita la rimozione del nuovo componente dalla forma del mandrino. Il componente viene accuratamente estratto utilizzando una macchina che mantiene la struttura sia del mandrino che del componente. Dopo l’estrazione, la nuova struttura in fibra composita è pronta per essere lavorata e utilizzata.
La disposizione dei filamenti è fondamentale per come è costituito il prodotto finale. Un modello ad alto angolo di posa delle fibre incoraggia una maggiore resistenza allo schiacciamento nel materiale. La resistenza alla compressione si riferisce alla quantità di forza di compressione richiesta per rompere o rompere un materiale. La disposizione delle fibre in uno schema ad angolo basso migliora la resistenza alla trazione del materiale. La resistenza alla trazione è la quantità di stress che un materiale può sopportare quando viene tirato o allungato prima di strapparsi o rompersi.
Un elevato rapporto resistenza/peso nella struttura del componente è il risultato dei rigori del processo di avvolgimento del filamento. Questa struttura finale è in grado di sopportare molte pressioni e sollecitazioni, sia che abbia la forma di un’elica, una sfera o un cilindro. Per questo motivo, le strutture composite realizzate con questo processo sono molto apprezzate nell’industria. Tali componenti sono utilizzati come recipienti a pressione, corpi di aeroplani, pali elettrici, tubi e molto altro.