Projeto da UE “ComMUnion” desenvolve processo industrial para metal híbrido e compósitos de matriz polimérica

Nos últimos anos, tem havido um aumento acentuado na demanda por componentes mais leves para aplicações em mobilidade e transporte em resposta à necessidade de economizar peso e, portanto, 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 manufatura que conduzam à produção em massa com boa relação custo-benefício de tais estruturas está aumentando rapidamente. No projeto de pesquisa da UE “ComMUnion”, os dois Institutos Fraunhofer sediados em Aachen, Alemanha - Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Produção (IPT) e Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser (ILT) - estão trabalhando em colaboração com 14 parceiros da indústria, pesquisa e academia , para desenvolver processos industriais e soluções para design híbrido leve, combinando metal e compósitos de matriz de polímero para aplicações automotivas e aeroespaciais.

O novo processo de fabricação híbrido é baseado em uma combinação de texturização a laser e colocação de fita auxiliada por 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 termoplásticos leves e reforçados com fibras contínuas, que mais tarde serão usados ​​para endurecimento, sejam unidos 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 ligação.

Os elementos de reforço são feitos de termoplásticos reforçados com fibras, que são especialmente adaptados às cargas esperadas e unidos ao componente por um processo de colocação de fita. O laser aquece as fitas termoplásticas localmente 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 incorporadas adere à superfície rugosa da peça de aço.

Processo combinado, adequado para produção em massa

A vantagem de combinar esses dois processos de laser vem à tona precisamente quando as propriedades mecânicas do componente precisam ser melhoradas localmente, sem aumentar o peso do componente significativamente. O processo é particularmente adequado para produção em massa, já que nenhuma outra etapa de pós-processamento, como operações de cura, é necessária para consolidar o material após a colocação da fita. Além disso, o aquecimento localizado de precisão reduz a distorção e tensões residuais ao unir os dois materiais. O processo de texturização a laser, desenvolvido no Fraunhofer ILT, também pode ser aplicado de forma reproduzível na superfície do metal, exatamente nos locais onde as texturas são necessárias. Além disso, o laser não está sujeito a nenhum desgaste da ferramenta.

Primeira parte da carroceria do carro híbrido já concluída como componente do demonstrador

Os parceiros de pesquisa agora concluíram 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 uma prova de conceito:Os dois pesquisadores da Fraunhofer Kira van der Straeten da Fraunhofer ILT e Tido Peters da Fraunhofer IPT fabricaram um painel de balanço leve híbrido, um componente de carroceria para a indústria automotiva, para testar e provar 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 “Área de Compósitos em Ação” organizada pela AZL.

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



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

Parceiros europeus do projeto de pesquisa ComMUnion

• Aciturri Engineering SL, Espanha
• AFPT GmbH, Alemanha
• Centro de Tecnologia Aimen, Espanha (coordenador)
• Autotech Engineering, AIE, parte do Grupo Gestamp, Espanha
• CASP S.A., Grécia
• ESI Group, França
• Fraunhofer Institute for Laser Technolgy ILT, Alemanha
• Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Produção IPT, Alemanha
• Laboratório de Sistemas de Fabricação e Automação (LMS) - Universidade de 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

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Esta postagem é cortesia de Parceria de mídia CompositesWorld e AZL Aachen GmbH.