Vezelversterkte composieten (FRC’s) bestaan uit twee of meer componenten: een matrix en een versterking. De matrix is meestal een polymeer, metaal of keramiek dat de versterking samenbindt en beschermt tegen schade door de omgeving. De versterking is doorgaans een vezel — koolstof, glas of aramide — die het composiet zijn sterkte en stijfheid geeft.
De productie van FRC’s valt uiteen in vier hoofdstappen: vezelvoorbereiding, matrixvoorbereiding, vezelimpregnatie en consolidatie van het composiet.
Vezelvoorbereiding
Deze stap omvat de keuze van het vezeltype, de vezelvorm en de oriëntatie van de vezels in het composiet. Het vezeltype bepaalt de mechanische en thermische eigenschappen van het composiet — treksterkte, modulus, thermische uitzettingscoëfficiënt. De vezelvorm kan continu of discontinu zijn, afhankelijk van de gewenste vorm en afmeting van het composiet. De vezeloriëntatie kan unidirectioneel, bidirectioneel of multidirectioneel zijn, afhankelijk van belastingsomstandigheden en ontwerpeisen.
Matrixvoorbereiding
Deze stap omvat de keuze van het matrixtype en de matrixvorm in het composiet. Het matrixtype beïnvloedt chemische en fysische eigenschappen — corrosiebestendigheid, dichtheid, smeltpunt. De matrixvorm kan vloeibaar of vast zijn, afhankelijk van de verwerkingsmethode en de uithardingsomstandigheden. Vloeibare matrices zijn meestal thermohardende polymeren die warmte of chemische middelen nodig hebben om uit te harden; vaste matrices zijn meestal thermoplastische polymeren of metalen die warmte en druk nodig hebben om te smelten en te vloeien.
Vezelimpregnatie
Deze stap combineert de vezels en de matrix tot een voorvorm of een prepreg. Een voorvorm is een halffabricaat met de vorm en afmetingen van het uiteindelijke composiet, maar nog niet uitgehard of geconsolideerd. Een prepreg is een vooraf geïmpregneerde vezel die gedeeltelijk is uitgehard of gestabiliseerd en voor later gebruik kan worden bewaard. Methoden om vezels met matrices te impregneren zijn onder meer handlamineren, spuitlamineren, filamentwikkelen, pultrusie, resin transfer moulding, vacuüminfusie, autoclaafvormen, compressiegieten, spuitgieten en stempelvormen.
Consolidatie van het composiet
Deze laatste stap past warmte en druk toe op de voorvorm of prepreg, waarbij de vezels en matrix worden uitgehard en gebonden tot een massief composiet. Uitharden omvat chemische reacties die de moleculen van de matrix tot een stijf netwerk verknopen; binden omvat fysische interacties waardoor vezels en matrix aan elkaar hechten. Dit consolidatieproces bepaalt de kwaliteit en prestaties van het composiet — holtegehalte, harsverdeling, vezelvolumefractie, grensvlaksterkte en restspanning.