Projeto ComMUnion da UE Inova na Fabricação Econômica de Compósitos Híbridos Metal-Polímero para Mobilidade Leve

Nos últimos anos, houve um aumento acentuado na demanda por componentes mais leves para aplicações em mobilidade e transporte, em resposta à necessidade de economizar peso e, consequentemente, energia e recursos.

Componentes híbridos feitos de aço e funcionalizados localmente com plásticos reforçados com fibra combinam alto desempenho mecânico com baixo peso. A demanda por processos de fabricação propícios à produção em massa econômica de tais estruturas está aumentando rapidamente. No projeto de pesquisa da UE "ComMUnion", dois Institutos Fraunhofer sediados em Aachen, Alemanha — o Fraunhofer Institute for Production Technology (IPT) e o Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) — estão trabalhando em colaboração com 14 parceiros da indústria, pesquisa e academia para desenvolver processos e soluções industriais para design leve híbrido, combinando metal e compósitos de matriz polimérica para aplicações automotivas e aeroespaciais.

Processo híbrido baseado em texturização a laser e colocação de fita assistida a laser

O novo processo de fabricação híbrido baseia-se na combinação de texturização a laser e colocação de fita assistida a laser. Os componentes são primeiro pré-processados usando o laser para fornecer uma estrutura de superfície rugosa especialmente desenvolvida e precisamente definida. A superfície texturizada permite que os materiais leves termoplásticos reforçados com fibra contínua, que serão posteriormente usados para reforço, sejam colados diretamente ao componente de aço. A ligação é então mecânica, eliminando qualquer necessidade de medidas adicionais de pré-tratamento ou promotores de adesão adicionais, como adesivos ou agentes de colagem.

Os elementos de reforço são feitos de termoplásticos reforçados com fibra, especialmente adaptados às cargas esperadas e unidos ao componente usando um processo de colocação de fita. O laser aquece localmente as fitas termoplásticas na zona de união ao aço. O material da matriz derrete e flui para as cavidades texturizadas a laser. Após a solidificação do material fundido, a fita com as fibras unidirecionais embutidas adere à superfície rugosa da peça de aço.

Processo combinado adequado para produção em massa

A vantagem de combinar esses dois processos a laser torna-se evidente precisamente quando as propriedades mecânicas do componente precisam ser melhoradas localmente sem aumentar significativamente seu peso. O processo é particularmente adequado para produção em massa, pois não são necessárias etapas adicionais de pós-processamento, como operações de cura, para consolidar o material após a colocação da fita. Além disso, o aquecimento localizado de precisão reduz distorções e tensões residuais ao unir os dois materiais. O processo de texturização a laser, desenvolvido no Fraunhofer ILT, também pode ser aplicado de forma reprodutível na superfície do metal, precisamente nos locais onde as texturas são necessárias. Adicionalmente, o laser não está sujeito a desgaste de ferramentas.

Primeira peça híbrida de carroceria já finalizada como componente demonstrador

Os parceiros de pesquisa finalizaram agora um primeiro componente demonstrador feito de aço de alta resistência e fita termoplástica reforçada com fibra unidirecional, a fim de validar a aplicabilidade do processo na forma de um proof-of-concept: Os dois pesquisadores do Fraunhofer, Kira van der Straeten do Fraunhofer ILT e Tido Peters do Fraunhofer IPT, fabricaram um painel lateral híbrido leve (rocker panel), um componente de carroceria para a indústria automotiva, para testar e comprovar a funcionalidade da combinação de processos como parte do projeto ComMUnion.

Os parceiros do projeto apresentaram o componente aos visitantes profissionais na feira de construção leve JEC World, de 12 a 14 de março de 2019 em Paris, na "Composites in Action Area" organizada pela AZL.

O projeto "ComMUnion" é financiado pelo Programa de Pesquisa e Inovação Horizonte 2020 da União Europeia sob o Acordo de Subvenção nº 680567.

Parte de um painel lateral automotivo híbrido funcionalizado localmente usando colocação de fita assistida a laser. Fonte | ComMUnion Fraunhofer IPT

Parceiros europeus do projeto de pesquisa ComMUnion

• Aciturri Engineering SL, Espanha
• AFPT GmbH, Alemanha
• Aimen Technology Centre, Espanha (coordenador)
• Autotech Engineering, AIE, parte do Grupo Gestamp, Espanha
• CASP S.A., Grécia
• ESI Group, França
• Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, Alemanha
• Fraunhofer Institute for Production Technology IPT, Alemanha
• Laboratory for Manufacturing Systems and Automation (LMS) – University of Patras, Grécia
• Lunovu GmbH, Alemanha
• Missler Software, França
• Motofil Robotics, S.A., Portugal
• New Infrared Technologies SL, Espanha
• Philips Photonics GmbH, Alemanha
• Tecnatom S.A., Espanha
• Universidade de Coimbra, Portugal

Para mais informações, entre em contato:

kira.van.der.straeten@ilt.fraunhofer.de ou malena.schulz@ipt.fraunhofer.de

Este post é cortesia da parceria de mídia entre a CompositesWorld e a AZL Aachen GmbH.