Episódio 29:John McQuilliam, Prodrive Composites

Exemplo de uma peça terciária produzida usando o processo P2T do ProDrive. CW foto | Scott Francis

Neste episódio de CWTalks, o editor sênior da CW Scott Francis entrevista John McQuilliam, engenheiro-chefe da Prodrive Composites (Milton Keynes, Reino Unido), designer e fabricante de compostos leves avançados para uma ampla gama de aplicações, incluindo automotiva, automobilística, aeroespacial, marinha, defesa e outros setores especializados.

John é um designer de carros de Fórmula 1 do Reino Unido que já trabalhou com várias empresas de esportes motorizados. Ele ingressou na Prodrive em 2017 como engenheiro-chefe de sua divisão de compósitos. John discute o processo primário ao terciário (P2T) da empresa, que, segundo a empresa, simplifica a reciclagem e dá ao material composto o potencial de cumprir três ou mais vidas úteis.













Você pode ouvir o CW Talks completo entrevista acima ou visite:

• Palestras CW:iTunes
• Palestras CW:Google Play

---

Trecho do episódio

CW: Olá, John, bem-vindo às palestras CW, o podcast de composições. Em março, eu acredito que foi, visitei a Prodrive Composites e pude ver um pouco do seu processo P2T, que significa primário ao terciário.

JM: Está certo. A primeira fase é a fabricação do componente primário, e é isso que fazemos a maior parte do trabalho que fazemos atualmente. Portanto, essas são peças que exigem fibras virgens, uma resina especial ou um tipo específico de resina termoendurecível por qualquer motivo. Então, eles são o que eu chamaria de peças compostas tradicionais ... são peças que não mudaríamos particularmente o design ou a fabricação, mas certamente as mudaríamos para torná-las mais facilmente recicláveis.

CW: OK. E essas são normalmente o tipo de peça de alto desempenho?

JM: sim. Então, eles seriam feitos de termofixos ... O que faríamos é simplesmente mudar o design deles para permitir que o material residual da fabricação das peças e, finalmente, a parte do fim de sua vida útil seja reciclável para que possamos reutilizar as fibras de carbono contidas dentro dessas partes. Então o termoplástico entra na segunda fase ... as fases iniciais podem ser termofixas ou termoplásticas, mas o importante é que permite recuperar as fibras. Portanto, para recuperar as fibras das partes primárias, conforme abordado, certamente mudamos os materiais de design para algo que seja mais fácil de recuperar as fibras, então o que estamos realmente falando é um aumento do uso de tecidos não frisados, mais materiais unidirecionais, coisas onde os resíduos da produção e o componente quando eles passam pelo processo de recuperação de fibra darão um melhor rendimento de fibras mais longas de alta qualidade.

CW: Você pode descrever um pouco do processo de recuperação que acontece para aquele componente primário e então o que caracteriza a parte secundária resultante?

JM: sim. Portanto, a reciclagem ou o processo de recuperação das peças primárias é um processo do tipo incineração. Assim, o pré-impregnado residual - os resíduos pré-impregnados - ou as partes em fim de vida vão para uma fornalha e toda a resina é queimada, deixando para trás as fibras de carbono. E essas fibras de carbono, por meio de uma série de processos, são transformadas em um tapete não tecido de espessura consistente e orientação aleatória - então acaba sendo capaz de formar uma placa quase isotópica.

CW: É este o processo que a ELG [ELG Carbon Fiber] está fazendo por você? Eles estão lidando com a pirólise?

JM: Sim, a ELG faz essa parte. Então, nós enviamos a eles nossos restos de resíduos e algumas partes componentes e então eles os transformam em um dos precursores, uma das partes que usamos para fazer nossas partes secundárias.

CW: Você pode me falar um pouco sobre essas partes secundárias e o que as caracteriza?

JM: Portanto, nas partes secundárias, o reforço é feito principalmente de fibras de carbono recuperadas com um uso discreto de fibras virgens se necessário em certas áreas. Mas a maior parte do reforço são fibras recuperadas. E então apresentamos um termoplástico reativo. Então, essa é uma resina líquida que nós, digamos, infundimos os reforços. Em seguida, há um tipo de processo de cura e obtemos um componente acabado e seu processo é feito a temperaturas relativamente baixas, pressão atmosférica e obtemos um bom componente feito dessa forma.

CW: Parte do que permite o P2T é esse sistema de resina que você descreveu como uma "resina plástica térmica reativa". Você pode explicar um pouco mais para nossos ouvintes o que você quer dizer com isso?

JM: Portanto, o termoplástico reativo, em alguns aspectos, é muito semelhante a uma resina termoendurecível. Então, nós misturamos tudo imediatamente antes de fazer o componente. E há dois ou três componentes líquidos na mistura. Cada um deles é um líquido. E quando eles combinam com o tempo e um pouco de temperatura, eles realmente se polimerizam em um verdadeiro termoplástico. E são as propriedades termoplásticas que permitem a reciclagem subsequente. E a vantagem de ser um termoplástico reativo ao invés de um termoplástico tradicional é o fato de que estamos efetivamente criando um termoplástico ao mesmo tempo em que envolvemos as fibras de reforço, é que ele tem uma viscosidade muito baixa, então pode ser formado no tradicional , deveríamos dizer, processos do tipo termofixo. Não precisa da alta temperatura e das altas pressões que você obterá com a injeção de um termoplástico fundido em uma pré-forma de fibra ou tomando um pré-impregnado termoplástico onde o termoplástico e as fibras já foram combinados e, em seguida, remontando-os em alta temperatura e pressão , normalmente em moldes metálicos. Portanto, estamos evitando a complexidade e o custo das ferramentas de molde necessárias para processar termoplásticos acima do ponto de fusão e evitando as dificuldades devido à alta viscosidade do termoplástico fundido com distorção e movimento do reforço dentro da cavidade do molde.

CW: E eu estou supondo que isso se traduz em economia de custos, economia de tempo e basicamente significa bastante para a produção ...

JM: Você entendeu, sim. Portanto, o método de produção é semelhante ao que fazemos na indústria de termofixa tradicional, mas o custo da ferramenta é muito menor do que o necessário para processar um termoplástico tradicional. E isso é uma grande vantagem para a maioria de nossos clientes. Você não quer fazer um investimento inicial em ferramentas de molde termoplástico - ou ferramentas de molde simplesmente para termoplásticos.

CW: Você está vendo isso como um facilitador para uma produção de alto volume?

JM: Certamente, acreditamos que é um facilitador para uma maior produção. Os tempos de ciclo podem ser mais curtos do que seu termoendurecível tradicional, pois não requer uma rampa até uma temperatura de processamento, uma pausa e um resfriamento novamente antes que você possa virar o molde. Portanto, estamos vendo vantagens de taxa usando este processo em comparação com nosso forno tradicional ou componentes curados em autoclave.

CW: E, claro, uma das coisas interessantes é que, a partir daí, você pode reciclar essa parte secundária novamente. Então, o que caracteriza essa parte terciária do ciclo de vida desse material?

JM: Então, eu diria que a parte secundária, sendo um termoplástico verdadeiro, pode ser reformada em outras formas e normalmente seria cortada em pequenos pedaços e, em seguida, colocada na cavidade entre o molde de aquecimento e prensada em uma nova forma. Assim, haverá a possibilidade de retirar todas as partes secundárias redundantes, todos os resíduos de produção das partes secundárias e reformá-los em outro componente de plástico reforçado com fibra ou componente de polímero reforçado com fibra.

CW: E a partir daí, essas partes terciárias não são necessariamente o fim do caminho para esse material, mesmo assim ...

JM: Isso mesmo ... Então pensamos que essas partes terciárias, por serem termoplásticas, podem ser reformadas, quase um número infinito de vezes. O processo de cortá-los em paletas de moldagem, digamos, peças de moldagem, tem uma taxa de atrito na fibra ... então algumas das propriedades mecânicas cairiam, mas outras propriedades mecânicas, como a rigidez, a taxa de expansão térmica e a distorção a temperatura seria muito bem mantida. Então você ainda obtém um componente reforçado com fibra de alta qualidade - não com a resistência original do componente de fibra contínua ou mesmo um componente de fibra relativamente longo - mas certamente ainda há as vantagens em termos de rigidez, expansão térmica e temperatura de distorção que o torna muito útil reprocessar as peças terciárias novamente.