Electroimpact, Toray, Janicki avançam tecnologias para fabricação rápida de peças termoplásticas em grande escala

Um desenvolvimento conjunto entre Electroimpact (Mukilteo, Wash., EUA), Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Califórnia, EUA) e Janicki Industries (Sedro-Woolley, Wash., EUA) deu um salto em alta velocidade fabricação de grandes peças compostas termoplásticas. O projeto resultou no desenvolvimento de tecnologias de processamento automatizadas e econômicas que podem fabricar peças termoplásticas em grande escala com taxas de deposição de alta velocidade de até 4.000 polegadas (100 metros) por minuto.

O equipamento de colocação automatizada de fibra de alta velocidade (AFP) da Electroimpact foi aprimorado para processar materiais termoplásticos com um sistema de aquecimento a laser de tamanho variável de ponto. Este sistema usa uma ampla faixa de temperaturas de processamento para um controle de processo robusto em rebocadores individuais para acomodar contornos severos enquanto permite que as peças compostas termoplásticas sejam reparadas durante o layup AFP, reduzindo assim o risco de desperdício durante a fabricação das peças.

Os parceiros observam que velocidades de processamento de até 4.000 IPM (100 metros por minuto) foram alcançadas com níveis de aderência leves ou pesados ​​para garantir a geometria da peça. “Quando esses avanços são combinados com maior confiabilidade do AFP, intervalos de inspeção e manutenção em processo e em tempo real, o processamento AFP 4.0 resultante aumenta a produtividade atual de quatro a seis vezes”, disse Michael Assadi, engenheiro-chefe da Electroimpact.

Para maximizar a eficiência da produção, o layup AFP é formado diretamente em um sistema de ferramentas de layup aquecido fora de autoclave (OOA), projetado pela Janicki Industries, que é então totalmente consolidado in-situ , alcançando um ciclo de processo térmico completo em menos de uma hora. O sistema de ferramentas é projetado para escalabilidade para acomodar peças que são muito grandes para aplicações de prensas aquecidas tradicionais e é dito que atinge tempos de ciclo significativamente mais rápidos do que autoclaves de alta temperatura.

“A chave para esta tecnologia é o aquecimento rápido e as taxas de resfriamento com uniformidade de ponta a ponta em todo o processo” afirma Todd Chace, diretor de pesquisa e desenvolvimento da Janicki, “A consolidação completa sob pressão somente de saco de vácuo [VBO] é alcançada por controlar os principais estágios de fusão, fluxo e cristalização com controle preciso da temperatura. ”

A fita unidirecional Toray Cetex TC1225 PAEK (LMPAEK) de baixo ponto de fusão da Toray Advanced Composites foi selecionada para otimizar ainda mais o processamento. Comprovado por mostrar os melhores níveis de impregnação da classe, o TC1225 LMPAEK permite a produção de peças de qualidade altamente consistentes, ao mesmo tempo que elimina a necessidade de molhar os feixes de fibras durante o ciclo de consolidação, permitindo o processamento OOA com porosidade quase zero. Combinado com uma temperatura de processamento relativamente baixa em comparação com outros sistemas baseados em PAEK, Toray Cetex TC1225 LMPAEK também permite uma velocidade de layup mais rápida, ao mesmo tempo que atinge propriedades mecânicas comparáveis.

“Individualmente, cada uma dessas tecnologias representa um passo à frente no processamento de compósitos termoplásticos. Quando combinados, um grande salto na fabricação de peças em grande escala e rápida é alcançado, enfatizando a importância da parceria em toda a cadeia de valor para avançar na adoção de compósitos termoplásticos na indústria ”, conclui Steve Cease, vice-presidente de tecnologia e marketing estratégico da Toray Advanced Composites .