【专业讲堂】如何理解复合材料设计的灵活性?

复合材料主要由增强纤维、树脂和添加剂等构成,通过组分设计可以制造出满足系列要求的结构材料。复合材料另一项优势体现在,它能够以相对较低的成本加工成型出具有复杂形状的结构件。因此,从跑车到风电叶片等各种领域都利用了复合材料固有的设计灵活性来加工复杂的形状,在增加特定的性能同时又能保持一定的美观性。

创新的几何形状

复合材料的最大优点之一是能够比大多数其他材料更容易地加工出复杂的形状。有时无需高压工具就可以实现复杂的形状和轮廓,因为当树脂在生产过程中固化时,就会形成复合材料。因此,无论是手工制作的小批量零件还是使用大批量的自动化工艺制造的零件,复合材料材质的零件可以轻松具有多种形状。

休闲船长期以来都是用FRP复合材料建造的,因为这些材料可以轻松地模制成复杂的形状,从而改善了船体的设计同时降低了成本。旧金山现代艺术博物馆备受瞩目的建筑创新的将FRP砌面板纳入其立面上。博物馆的700个起伏面板没有一个是一样的,这使建筑格外引人注目。

精确的属性

设计师喜欢使用复合材料,因为可以对零件量身定制,使其在特定方向和区域具有强度和刚度。例如,可以制造复合材料部件以抵抗在一个方向上的弯曲。材料的战略性铺放和纤维的定向可以为零件和产品设计出满足独特的性能要求。

复合材料对于一些需要应对高应力的市场诸如运动和休闲等至关重要,在这些市场中,高端领域和日常应用都依靠复合材料。如今每两年举办一次的美洲杯帆船赛的游艇依靠精确的复合材料零件设计来承受整个游艇的船体和横梁的结构载荷。通过在滑雪板上横向排列各种样式的纤维,可以提高扭转刚度。

表面外观

人们有时候也会因为外观美观而对复合材料产生兴趣,从手机外壳到台面的所有产品上都在推广“碳纤维精美外观”。暴露的编织外观的流行源于汽车工业,高端汽车依靠碳纤维增强的复合材料不仅提高性能,而且体现其独特风格。例如,阿斯顿·马丁Vanquish的选装件包括裸露的碳纤维车顶、门把手、后视镜和内饰。

但是,美学并不仅限于奢侈品市场。消费者之所以选择复合材料台面,是因为它们可以制成任何形状并可以定制为任何颜色。家用电器上的手柄和旋钮看起来时尚且手感良好。有了复合材料,设计师就有了无穷的选择来创造漂亮的产品。

(参考Composites Lab)

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