ウォータージェットで炭素繊維を切断
ウォータージェットとは？
ウォータージェットは、ポンプを使用して高圧 (最大 90,000 psi) の水ジェットを生成し、フォームから 8 プラス インチのスチール プレートまで、あらゆるものを切断できます。金属または炭素繊維を切断する場合、研磨材ガーネットなどは、切断プロセスを支援するために使用されます (ウォータージェットの仕組みの詳細については、投稿の下部にある「ソース」リンクを参照してください)。
それでは、ウォータージェットが炭素繊維の切断に適したツールである理由を見てみましょう。
成形品の厚さ
ウォータージェットの大きな利点の 1 つは、非常に厚いカーボンパネルを比較的簡単に切断できることです。 ルーターを使用すると、厚い部品はより多くのパスを必要とするため、時間がかかり、ビットの摩耗が大きくなります。 また、深いスロットから切りくずやほこりを取り除くことも心配する必要があります。 さらに、適切な調整を行うことで、深さのためにルーターでは不可能な小さなフィーチャを簡単にカットできます。
ウォータージェットで切断された太い炭素繊維
スピード
ウォータージェットでの切断速度は、特に小さなフィーチャの場合、ルーターを使用するよりもはるかに高速です。 ルーターの場合、切削深さと送り速度は、ルーター ビットのサイズとパーツの厚さによって異なります。 小さいビットや厚い部品は複数回のパスが必要ですが、ウォータージェットは同じ部品を 1 回のパスで、通常はより速い送り速度で切断できます。
防塵
ウォータージェットを使用するもう1つの大きな利点は、粉塵の封じ込めです。 炭素繊維を扱う際の主な懸念事項の 1 つは、粉塵です。 炭素繊維の粉塵が機械の内部に侵入し、通常よりも早く部品が磨耗したり磨耗したりする可能性があります。 また、吸入すると刺激性があり、皮膚につくとかゆみを引き起こす可能性があります。 ウォータージェットを使用すると、すべてのカーボンダストが水タンクに吹き飛ばされ、適切な廃棄のための処理が容易になります。 高価な粉塵排出システムは必要ありません。
タイトなカットパターン
ウォータージェットのジェット直径は、約 0.025 インチに調整できます。これにより、非常に小さな穴や内部の特徴をカットする設計が可能になります。 この工具径は、フェアリーを内部の正方形の形状に近づけるためにも使用できます。
短所
カーボンファイバーの切断にウォータージェットを使用することには多くの利点がありますが、いくつかの欠点もあります。 次のいくつかのセクションでは、これらの領域について説明します。
エッジ仕上げ
ウォータージェットは研磨剤を使用して強力な炭素繊維を切断するため、エッジの表面がわずかに粗くなることがあります。 これは、ガーネットのメッシュ サイズ (砥粒が細かいほど仕上げが細かくなります) と送り速度で制御できます。 一部の部品ではこの仕上げで問題ありませんが、他の部品はより滑らかな仕上げにするために研磨する必要があります。 エッジの清掃に費やす時間は、ウォータージェットで部品を切断することから得られる利点の一部を相殺する可能性があります. 大量の部品を加工する場合は、切削速度と部品の複雑さのバランスを考慮する必要があります。
ブローバック
炭素繊維を切断する際のもう 1 つの懸念事項は、スラットの 1 つを通過することによるブローバックです。 ウォータージェット タンクは、タンクの幅にまたがる金属スラットを使用し、作業材料をサポートする表面を提供します。 高圧ジェットが鋼製スラットを通過すると、水と研磨剤のジェットが上向きに偏向し、本質的に部品の裏側をサンドブラストします。 通常、これは金属パーツでは目立ちませんが、カーボン パーツの表面の一部を台無しにする可能性があります。
幸いなことに、この問題を解決するソリューションが存在します。 Elevated Materials では、Rhino ボードの上でパーツをカットします。 Rhino ボードは HDPE の「ストロー」で構成されており、ジェットがカーボンに向かって逆流することなく通過できるようになっています。 セルサイズが小さいため、タンクに落ちる心配なく、小さくて複雑な部品を切断できます。
ライノボードを使用してカットされた小さな炭素繊維片
比較的大きなサイズの大量プロジェクトの場合、タンクの底から突き出た固定具を作成して、ジェットが水のみを切断するようにします. 次に、吸盤を使用して部品を所定の位置に保持します。 これらの固定具を使用して、同じ部品を 1000 個以上カットしましたが、主要なコンポーネントを変更する必要はありませんでした。
剥離
ウォータージェットで炭素繊維を切断する際のもう 1 つの課題は、穴を開けることです。 高圧ウォーター ジェットは、炭素繊維層の間の樹脂を侵食し、部品を弱体化させる分離または剥離を引き起こす可能性があります。
炭素繊維剥離
多くの製造業者は、別の機械で事前に穴を開けてから、パーツをウォータージェットで切断します。 もちろん、この方法の欠点は、ウォータージェットの切断経路と事前に開けた穴の位置がずれてしまうリスクです。
Elevated Materials では、層間剥離を防ぐために炭素繊維に穴をあける方法を完成させるために多くの時間とリソースを投資してきました。 この技術は、ジェットの圧力を約 10KSI (10,000 psi) に下げ、ガーネット
