Setforge Inicia Produção em Série de Compósitos de Fibra de Carbono com Tecnologia 9T Labs

Há mais de um século, a Setforge (subsidiária do Grupo Farinia, L'Horme, França) vem forjando e usinando componentes metálicos de precisão e alto volume para indústrias exigentes como automotiva e aeroespacial. No entanto, para manter a liderança e adaptar-se aos novos tempos, a empresa investiu em tecnologia que lhe permitirá projetar e produzir peças compósitos de alto desempenho reforçadas com fibra de carbono de forma rápida e econômica, a fim de substituir aço, alumínio e titânio com massa significativamente menor. Para facilitar a expansão para compósitos avançados, a Setforge tornou-se parceira antecipada da fabricante de soluções de manufatura híbrida 9T Labs AG (Zurique, Suíça) e agora iniciou a triagem de novas aplicações de peças em série a serem produzidas em sua plataforma Red Series Additive Fusion Solution localizada em L'Hormes, França.

"Escolhemos a plataforma Red Series Additive Fusion Solution, que é uma solução tudo-em-um combinando software, hardware e suporte. O software Fibrify nos permite projetar as peças com fibra que podemos colocar apenas onde necessário, e está diretamente vinculado a software de simulação estrutural comercialmente disponível", explica Damien Felix, gerente de projeto de P&D da Setforge. "A combinação de manufatura aditiva [AM] e moldagem é única. Podemos oferecer peças estruturais que são reprodutíveis e também competitivas em custo. A expertise da 9T Labs em compósitos nos ajuda a identificar a aplicação correta e projetar peças adaptadas à carga facilmente. Podemos até inserir peças metálicas, se necessário, antes de densificar as fibras e reduzir a porosidade. Obtemos peças acabadas, com formato final, com altas razões de fibra e baixa porosidade que suportam carga específica quatro vezes maior que o aço."

Qual a utilidade de mercado de peças que podem ser produzidas near-net shape, com razão peso-desempenho otimizada e desempenho mecânico superior a outros processos de fibra de carbono de alta velocidade? Didier Henry, diretor da Setforge, diz que a resposta é "qualquer mercado dominado por alumínio e titânio, ou onde peças fortes e leves são valiosas. Essas peças serão até de interesse para substituir outras peças compósitos que precisam ser melhoradas, aliviadas e fortalecidas."

Com a configuração de suas primeiras capacidades de produção de compósitos de fibra de carbono por AM graças à 9T Labs, a Setforge diz que será capaz de produzir até 5.000 peças compósitos de fibra de carbono por ano em tamanhos de até 350 x 270 x 250 milímetros. Conforme a capacidade aumenta em 2023 e além, a Setforge espera produzir 100.000 peças/ano e estender as dimensões das peças.

"Com a Red Series, queremos propor a substituição de peças metálicas por compósitos para nossos mercados atuais como automotivo ou aeroespacial, mas também queremos propor soluções inovadoras para novos mercados — por exemplo, luxo, esportes, médico, exoesqueletos [ex: sistemas ergonômicos vestíveis de assistência ao levantamento] e drones", adiciona Felix. (Veja "9T Labs avalia AM para aplicações médicas e aeroespaciais.")

A tecnologia de manufatura avançada híbrida da 9T Labs permite a produção de peças estruturais de alto desempenho — em tamanhos pequeno a médio desafiadores e seções espessas — em compósitos termoplásticos reforçados com fibra de carbono (CFRTP) em volumes de produção variando de 100 a 10.000 peças/ano. Combinando impressão 3D (que oferece liberdade de design, complexidade de peça e controle de orientação de fibra) com moldagem por compressão em matrizes metálicas correspondentes (proporcionando tempos de ciclo rápidos, altas taxas de produção, excelentes acabamentos superficiais com baixos vazios, além de alta repetibilidade e reprodutibilidade), o sistema de produção híbrido oferece o melhor de ambos os mundos da manufatura aditiva e subtrativa.

A plataforma patenteada Red Series Additive Fusion Solution da empresa consiste em um Módulo de Construção — uma impressora 3D fornecendo deposição de fibra e produção de pré-forma — e um Módulo de Fusão — prensa de compressão compacta fornecendo consolidação de pré-forma e conformação final da peça. O hardware é suportado pelo pacote de design Fibrify da 9T Labs. Este software permite importar arquivos CAD, otimizar design da peça e deposição de fibra, então mover para principais programas comerciais de análise estrutural para verificar desempenho estrutural. Isso, diz a 9T Labs, elimina o caro e demorado ciclo de "fabricar e quebrar" de projetar peças, produzir e testar protótipos e modificar designs para atender mais de perto metas de desempenho e custo. Por sua vez, isso ajuda fabricantes a levar peças ao mercado mais rápido e a menor custo.

Juntos, o sistema pode produzir rápida, eficiente, consistente e economicamente peças estruturais com alta complexidade em compósitos CFRTP para prototipagem inicial até manufatura de alto volume. Além disso, o uso de materiais padrão da indústria comprovados — poliamida 12 (PA12), polifenileno sulfeto (PPS), poliéter cetona cetona (PEKK) e poliéter éter cetona (PEEK) neat (não reforçado) e reforçado com fibra de carbono de alto desempenho — permite produzir peças compósitos leves e estruturais capazes de substituir metais em ambientes desafiadores de forma acessível com baixo desperdício, razão buy-to-fly melhorada e altos níveis de R&R. Como as matrizes termoplásticas podem ser reprocessadas por fusão, material sucata e peças podem ser reciclados, e múltiplas submontagens impressas em 3D podem ser soldadas durante a etapa de Fusão.