Novo Pré-impregnado CFRP Retardante de Chama da Toray Define Novo Padrão para Desempenho Aeroespacial

Novo Pré-impregnado CFRP Retardante de Chama da Toray Define Novo Padrão para Desempenho Aeroespacial

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 alavancou tecnologia de informática de materiais — técnica que combina aprendizado de máquina, densidade teórica, simulações e bancos de dados — para alcançar rapidamente retardância de chama alta e desempenho mecânico ótimo para este material. A empresa avançará com testes de demonstração para ampliar aplicações e demanda de CFRP para abranger aeronaves, automóveis e uso industrial geral.

Desafios do CFRP

Segundo a Toray, embora mecanicamente superior a metais, o CFRP tem alguns inconvenientes funcionais, incluindo retardância de chama e condutividade elétrica; como resultado, melhorar estas propriedades é considerado desejável. No entanto, desafios de engenharia e otimização de diferentes propriedades de retardância de chama e mecânicas envolvem grande quantidade de dados experimentais. Também tem sido difícil reduzir prazos de desenvolvimento, adiciona a Toray.

Abordagem de Informática de Materiais

Como parte de suas iniciativas de transformação digital, que se baseiam em dados e tecnologias digitais para se tornar mais competitiva, a Toray implantou informática de materiais na engenharia de CFRP e estabeleceu tecnologia para desenvolver materiais rapidamente aproveitando análise de problema inverso para refinar designs de materiais baseados nas propriedades requeridas.

A empresa usou um mapa auto-organizável implantado em pesquisa conjunta com a Universidade de Tohoku como ferramenta para esta análise, permitindo identificar combinações de materiais adequadas para alcançar propriedades desejadas via experimentos. Isso levou à engenharia bem-sucedida de uma resina matriz para o reforço de fibra para desenvolver o pré-impregnado CFRP.

Resultados de Desempenho

O pré-impregnado fornece resistência à compressão equivalente, resistência ao calor e outras propriedades mecânicas como materiais aeroespaciais atuais. Ao mesmo tempo, entrega taxa de liberação de calor 35% menor, que é a taxa de calor gerado do fogo, comparado àqueles materiais. Além disso, a Toray planeja aplicar análise de problema inverso a condutividade térmica, condutividade elétrica e outros elementos para ajudar a engenheirar pré-impregnado altamente funcional que diversificam necessidades em componentes de aeronaves, automóveis e uso industrial geral.

Parte do progresso da Toray neste esforço de desenvolvimento foi parte de "Materials Integration" para Revolutionary Design System of Structural Materials sob o Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program (SIP). SIP é liderado pelo Council for Science, Technology and Innovation (CSTI) do Cabinet Office, Governo do Japão, que a Japan Science and Technology Agency supervisiona.