Negli ultimi anni, i materiali leggeri hanno ricevuto molta attenzione nella produzione di vari componenti industriali, in particolare componenti automobilistici e aerospaziali. Più specificamente, i compositi polimerici rinforzati con fibre (FRP) hanno aperto la strada per dimostrarsi con successo come una valida alternativa ai componenti in metalli pesanti.

Il FRP convenzionale è basato su resine epossidiche e rinforzato con fibre ad alte prestazioni come le fibre di carbonio. Tuttavia, riciclare i compositi a base epossidica alla fine della loro vita utile è piuttosto complicato. D’altro canto, i materiali termoplastici sono più economici, più facili da lavorare e facili da riciclare. I materiali in fibra di carbonio presentano i vantaggi di elevata resistenza, bassa densità, modulo specifico elevato e piccola densità, resistenza alle alte temperature, resistenza chimica, bassa corrente, elevata conduttività termica ed eccellenti funzioni di smorzamento delle vibrazioni e del rumore, che sono state ampiamente utilizzate nel campo dell'ingegneria . In FRP, la matrice polimerica agisce come una fase continua e le fibre di rinforzo agiscono come una fase discontinua.

A seconda del tipo di polimero, il composito può essere termoindurente o termoplastico.
I processi di produzione dei compositi a matrice termoindurente e dei compositi a matrice termoplastica sono piuttosto diversi, poiché i primi richiedono la polimerizzazione e i secondi richiedono un semplice processo di fusione e raffreddamento. Attualmente, i materiali più utilizzati in Cina sono compositi formati da compositi in fibra di carbonio termoindurente. Allo stesso tempo, la tecnologia di polimerizzazione termica è stata sviluppata e applicata in modo più completo in Cina.
Al contrario, la tecnologia di stampaggio dei compositi termoplastici in fibra di carbonio è ancora agli inizi e c'è ancora spazio per ulteriori ottimizzazioni, oltre a costi di produzione elevati e requisiti sempre più elevati di processo e tecnologia.
I materiali termoplastici in fibra di carbonio presentano vantaggi insostituibili:
1) Elevata resistenza agli urti (10 volte superiore al termoindurente);
2) Le fibre di carbonio termoplastiche possono essere riciclate;
3) Se riusciamo a superare il problema della resina che non si scioglie facilmente tra loro, possiamo completare il secondo stampaggio a iniezione.
Ciò semplifica il processo di stampaggio e migliora le proprietà meccaniche.



La resina termoplastica è uno dei materiali di matrice più comuni nei materiali in fibra di carbonio, possiede le caratteristiche di rammollimento mediante calore, fusione mediante calore e indurimento stabile dopo il raffreddamento e può essere fusa a fuoco elevato e solidificata ripetutamente dopo il raffreddamento. Le resine termoplastiche hanno un'eccellente stabilità alla corrosione, tenacità alla frattura, resistenza ai danni e resistenza agli urti e sono di piccole dimensioni. Negli ultimi anni, la fibra di carbonio come corpo di rinforzo e il suo materiale termoplastico come matrice sono stati ampiamente utilizzati in molti aspetti dell'edilizia civile e militare in Cina.

I compositi termoplastici rinforzati con fibra di carbonio hanno una storia di sviluppo negli ultimi decenni e sono stati sviluppati una varietà di metodi di stampaggio diversi. Attualmente, i metodi di stampaggio convenzionali più comuni nell'industria manifatturiera sono: stampaggio di contenitori con pressa a caldo, stampaggio per pultrusione, stampaggio ad avvolgimento e così via. Sebbene questo metodo di produzione di stampaggio convenzionale sia applicabile a un'ampia gamma di tecnologie di alto livello, il costo di produzione è elevato e l'efficienza bassa. Negli ultimi anni sono emersi numerosi nuovi metodi di stampaggio, tra cui la diffusione automatica dello stampaggio di fibre ottiche, il consolidamento rapido ad ultrasuoni, il consolidamento laser e lo stampaggio con consolidamento del fascio di elettroni, lo stampaggio assistito dal vuoto, nonché la stampa 3D e altre tecnologie di stampaggio. 41