ITA da RWTH Aachen University Revela Linha Avançada de Revestimento de Fibras e Pesquisa em Fibra de Carbono

Inovações em Produção de Fibras de Vidro e Carbono Apresentadas no Stand Conjunto do Aachen Center for Integrative Lightweight Construction

O Institut für Textiltechnik da RWTH Aachen University (ITA, Aachen, Alemanha) está apresentando inovações na produção de fibras de vidro e carbono no stand conjunto do Aachen Center for Integrative Lightweight Construction.

Demonstrações Ao Vivo de Sistema de Revestimento Multi-fibra

Ao vivo no estande, o ITA demonstra como sua linha de revestimento de fibra multi-material reveste ou impregna rovings feitos de vários materiais, produzindo towpregs, também conhecidos como rovings pré-impregnados, de termoplásticos e fibras de carbono. Towpregs podem ser processados por enrolamento ou trançamento. Exemplos de uso incluem eixos de transmissão na indústria automotiva ou aeroespacial.

O sistema, diz o ITA, tem uma ampla gama de aplicações e permite saída rápida. Com temperatura máxima de processamento de 400°C, também permite processar termoplásticos de alta temperatura, e testar rapidamente com uma variedade de materiais em escala de laboratório. As velocidades de produção atuais são 5 m/min, dependendo do material usado e configuração do sistema, e o ITA diz que escala para escala industrial é possível. A planta pode processar termofixos e termoplásticos.

Com esta linha, towpregs com seções transversais circulares de até 5 mm de diâmetro e geometrias tipo fita de até 20 mm de largura podem ser produzidos a uma velocidade de produção de 5 m/min, dependendo do material usado e configuração da linha.

Pesquisa em Produção de Fibra de Carbono

Além disso, o ITA está exibindo sua produção de fibras de carbono, uma de suas principais áreas de pesquisa. O ITA tem uma planta piloto de produção contínua de fibra de carbono com capacidade de produção de menos de uma tonelada por ano. Devido ao seu tamanho comparativamente pequeno e a resultante baixa entrada de material, a planta é idealmente adequada para o desenvolvimento de novos perfis de estabilização e carbonização e teste de novos dimensionamentos de fibra, diz o ITA.

O objetivo atual principal da pesquisa em produção de fibra de carbono é encurtar o tempo de estabilização de 50 minutos iniciais para aproximadamente 21 minutos. As fibras resultantes estão no nível de uma fibra de carbono Toray T700.

Outra abordagem para reduzir o custo das fibras de carbono é o uso de matérias-primas alternativas como polietileno (PE). Isso pode reduzir o preço da fibra de carbono em cerca de 50%, diz o ITA. Devido às plantas de fiação e sulfonização existentes, o ITA é um dos principais institutos de pesquisa lidando com a produção de fibras de carbono custo-efetivas baseadas em poliolefinas.

Tecnologia Têxtil e Fotônica

Componentes reforçados com fibra de carbono (CFRP) são frequentemente montados por fixadores que são colados no componente CFRP curado e furado. Segundo o ITA, a integração dos fixadores em uma pré-forma têxtil e um processo de cura adicional para produzir o componente CFRP final pode encurtar cadeias de processo de produção e aumentar o desempenho da junta em pelo menos 50%. Isso requer recortes de alta precisão no têxtil para os fixadores.

No projeto CarboLase baseado na NRW, financiado por OP.EFRE, processamento de material a laser é integrado pela primeira vez em um processo de pré-formação automatizado. Uma novidade no processo é o uso de laser de pulso ultracurto amigável ao material, que processa os têxteis sem danificá-los termicamente.

Combinando as tecnologias em uma célula robótica flexível, a produção just-in-time de componentes CFRP com fixadores integrados agora é possível independentemente da geometria do componente e tamanho do lote. Com a nova cadeia de processo, demonstradores foram produzidos totalmente automaticamente. Um demonstrador na forma de um segmento de pilar B com fixadores integrados é mostrado.

Esta tecnologia foi desenvolvida pelo Institut für Textiltechnik da RWTH Aachen University, ITA, em colaboração com seus parceiros AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH & Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH e Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT.

Enrolamento de Filamento Pré-impregnado de Alta Velocidade

O ITA está trabalhando com muitas indústrias em tecnologia de enrolamento de filamento, incluindo sua nova tecnologia multi-filamento. A principal vantagem deste método, diz o ITA, é que muitas fibras (instalação no ITA com 48 fibras) podem ser enroladas simultaneamente, aumentando a velocidade de processamento por um fator de 50 e permitindo cobertura de 100% em uma única passada.

A velocidade de trabalho foi aumentada ainda mais com o desenvolvimento de pré-impregnados de alta qualidade através do projeto ZIM MFWOptiPreg com a empresa F.A. Kümpers GmbH & Co. KG. A aderência otimizada (tack) e quebra de fibra, altas velocidades de enrolamento e produtos de qualidade podem ser alcançados. O enrolamento de filamento tem a vantagem de orientar as fibras na direção desejada (0° ≤ θ < 90°).

Como exemplo de produtos de qualidade, estes pré-impregnados foram testados para fabricação de vasos de pressão e eixos de torção, diz o ITA. O pré-impregnado desenvolvido já está disponível no mercado.