Toray CFRP prepreg para aeroespacial demonstra retardância de chama, desempenho mecânico

A Toray Industries Inc. (Tóquio, Japão) desenvolveu um pré-impregnado de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) para aplicações aeroespaciais avançadas. A empresa diz que aproveitou a tecnologia de informática de materiais - uma técnica que combina aprendizado de máquina, densidade teórica, simulações e bancos de dados - para atingir rapidamente alto retardância de chama e desempenho mecânico para este material. A empresa avançará com os testes de demonstração para ampliar as aplicações e a demanda CFRP para abranger aeronaves, automóveis e uso industrial em geral.

De acordo com Toray, embora mecanicamente superior aos metais, CFRP tem algumas desvantagens funcionais, incluindo retardância de chama e condutividade elétrica; como resultado, melhorar essas propriedades é considerado desejável. No entanto, os desafios de engenharia e otimização de retardamento de chama e propriedades mecânicas envolvem uma grande quantidade de dados experimentais. Também tem sido difícil reduzir os prazos de desenvolvimento, acrescenta Toray.

Como parte de suas iniciativas de transformação digital, que utilizam dados e tecnologias digitais para se tornarem mais competitivas, Toray implantou informática de materiais em engenharia CFRP e estabeleceu uma tecnologia para desenvolver materiais rapidamente, aproveitando a análise inversa de problemas para refinar projetos de materiais com base nas propriedades necessárias .

A empresa utilizou um mapa auto-organizado implantado em pesquisa conjunta com a Universidade de Tohoku como ferramenta para essa análise, permitindo-lhe identificar combinações de materiais adequadas para atingir as propriedades desejadas por meio de experimentos. Isso levou à engenharia bem-sucedida de uma resina de matriz para o reforço de fibra para desenvolver o pré-impregnado de CFRP.

O pré-impregnado fornece a resistência à compressão, resistência ao calor e outras propriedades mecânicas equivalentes aos materiais aeroespaciais atuais. Ao mesmo tempo, ele oferece uma taxa de liberação de calor 35% menor, que é a taxa de calor gerado pelo fogo, em comparação com esses materiais. Além disso, Toray planeja aplicar a análise inversa do problema à condutividade térmica, condutividade elétrica e outros elementos para ajudar a projetar um pré-impregnado altamente funcional que diversifica as necessidades em aeronaves, automóveis e componentes de uso industrial em geral.

Parte do progresso de Toray neste esforço de desenvolvimento foi parte da "Integração de Materiais" para o Sistema Revolucionário de Projeto de Materiais Estruturais no âmbito do Programa de Promoção da Inovação Estratégica Interministerial (SIP). O SIP é liderado pelo Conselho para Ciência, Tecnologia e Inovação (CSTI) do Gabinete do Governo do Japão, supervisionado pela Agência de Ciência e Tecnologia do Japão.