Destaques CAMX 2018: Inovações de Ponta Reveladas

Vou cobrir estes destaques do CAMX 2018 fora de ordem, começando com um novo material compósito termoplástico em exibição.

Pré-impregnado Termoplástico TEXIM

A Inman Mills (Inman, SC, EUA) exibiu o pré-impregnado termoplástico TEXIM, feito de seus produtos patenteados core yarn (fio de núcleo), onde um núcleo de fibra de reforço (ex.: fibra de vidro) é revestido dentro de fibras staple termoplásticas (TP) fiadas. Na foto acima à direita, você pode ver onde a bainha TP foi fisicamente empurrada para trás, destacando o núcleo de fibra de vidro. A bainha TP pode ser feita de polipropileno, polietileno, poliéster, náilon, policarbonato, poliéterimida, polifenileno sulfeto ou qualquer outro polímero TP que possa ser extrudado em fibra staple fina. A proporção de bainha TP para fibra de reforço pode ser adaptada para atender necessidades do compósito e os fios core yarn compósitos são facilmente processados via tecelagem, malharia ou outros processos têxteis.

TEXIM poderia oferecer custo menor vs. outros pré-impregnados termoplásticos devido a menos etapas de processamento – compreendendo apenas produção de fibra e processamento têxtil – e supostamente permite boa consolidação com drape e conformabilidade de moldagem deep draw melhorados. Tecidos de pré-impregnado de vidro e termoplástico TEXIM podem ser encomendados sob medida para espessura específica, graças à capacidade de tecelagem multi-camada, e também estão disponíveis com terceiros ou quartos componentes, como filamentos de aramida para resistência a impacto.

Pultrusão Curva para Automotivo

No meu blog anterior sobre CAMX 2018, mostrei o lançamento das Estruturas Compósitas Contínuas (CCS) de pultrusão da L&L Products para componentes automotivos. Este relatório é uma segunda referência ao crescimento em pultrusão para automotivo, mas via estruturas curvas. Thomas Technik & Innovation exibiu seus sistemas Radius Pultrusion no CAMX 2018, destacando a primeira unidade operacional nos EUA na Shape Corp (Grand Haven, MI). Conforme descrito no artigo de junho de 2017 da CW, "Pultrusão curva?", a Shape Corp é fornecedora global Tier 1 de componentes automotivos metálicos e plásticos, mas seu sistema Radius Pultrusion foi comprado "para permitir fabricação de vigas de para-choque automotivas". A empresa foi finalista do prêmio CAMX ACE 2017 na categoria Possibilidade Infinita para Crescimento de Mercado por seu uso de pultrusão curva para criar perfis ocos e fechados altamente engenheirados. Como mostrado acima, a tecnologia Radius Pultrusion também permite usar múltiplos tipos de reforço em um único laminado personalizado.

Smart Susceptors da Heatcon

A Heatcon fornece equipamentos e serviços para reparo de compósitos. A empresa exibiu sua tecnologia de cobertor de calor Smart Susceptor no CAMX 2018, oferecendo uma revolução na aplicação de calor para reparo e cura de compósitos através de aquecimento indutivo indireto. Cobertores de calor resistivos elétricos têm sido o cavalo de batalha no reparo de compósitos por décadas. Embora relativamente robustos e simples, eles frequentemente não conseguem alcançar uniformidade de temperatura suficiente em estruturas termicamente complexas. Eles geram calor uniformemente sobre a área do cobertor, mas estruturas complexas não absorvem calor uniformemente devido a diferentes densidades de material e dissipadores de calor na subestrutura subjacente. A tecnologia Smart Susceptor, inversamente, transforma cobertores de calor em tecnologia ativa, reduzindo potência (calor) em áreas que atingiram a temperatura desejada enquanto continua aplicando calor em áreas mais frias. Assim, dissipadores de calor são mitigados, garantindo maior uniformidade de temperatura e duplicando condições de fabricação original da peça para reparos e operações de colagem secundária para fornecer o nível requerido de integridade estrutural.

Como funciona? Em vez do fio primário do cobertor de calor ser conectado a uma fonte de energia para aquecimento resistivo, no sistema Smart Susceptor, ele é conectado a uma fonte de energia indutiva de alta frequência. A energia é então transferida eletromagneticamente para um fio de aquecimento secundário. Este fio secundário usa uma liga metálica projetada para ter Temperatura de Curie na temperatura de cura desejada. A Temperatura de Curie é a temperatura na qual a liga metálica perde suas propriedades magnéticas, e assim, sua capacidade de gerar calor via indução. Assim, na temperatura de cura ou permanência desejada, os pontos quentes descontinuam o aquecimento e recomeçam se a temperatura diminuir, de acordo com o programa de cura inserido na unidade hot bonder Smart Susceptor. Em um teste de demonstração usando um painel de pele compósito complexo reforçado com longarinas hat, a diferença de temperatura entre pontos mais quentes e mais frios durante a cura foi de apenas 5°C comparado a 14°C usando cobertor de calor resistivo.

Huntsman Avança em Molas de Lâminas, Rodas, Aerofólios de Camada Fina e Nanotecnologia

Uma grande variedade de peças compósitas intrigantes estavam em exibição no estande da Huntsman Advanced Materials. Uma mola de lâmina automotiva produzida pela MBHA Composites – também conhecida como ZIUR Composite Solutions (Villareal, Espanha) – é usada para caminhões pesados e feita usando resina epóxi Huntsman em processo de moldagem por transferência de resina de alta pressão (HP-RTM). CW já reportou sobre molas de lâmina de fibra de vidro feitas usando pré-impregnado epóxi e HP-RTM com resina poliuretano, mas ainda não sobre molas de lâmina feitas usando epóxi e HP-RTM. "Trabalhamos com eles por mais de um ano, refinando a formulação epóxi para obter o melhor desempenho usando HP-RTM", diz o gerente de desenvolvimento de negócios da Huntsman, Matt Pogue. Ele nota que neste produto, Tg foi considerado mas não crítico. "Mas temos um sistema Tg mais novo e mais alto para aplicações de compósitos localizadas mais próximas a sistemas de escape", ele adiciona.

Outra aplicação compósita automotiva em exibição foi uma roda de peça única em polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) produzida pela ESE Carbon. "Rodas de compósito de carbono são desejadas para maior desempenho e eficiência de combustível, mas também são mais caras, o que tem sido uma questão chave para adoção generalizada", explica o CEO da ESE Carbon, Carlos Hermida. "Nossa roda é infundida, o que nos dá mais flexibilidade na seleção de resina, enquanto também é mais custo-efetiva para a indústria automotiva. Seremos capazes de produzir 25 rodas a cada 3 horas uma vez que tenhamos terminado de escalar nossa instalação em Jasper, Geórgia." A ESE Carbon usa resina epóxi Araldite da Huntsman. "Queríamos Tg acima de 200°C", ele explica, "bem como bom fluxo para infusão e capacidade de alcançar bom acabamento superficial cosmético."

"Há muito interesse em rodas de compósito de carbono, mas é um produto muito desafiador pois tem requisitos de alta temperatura e estruturais", diz Hermida. A ESE Carbon está atualmente completando testes estruturais e de desempenho incluindo testes aquecidos. "Teremos rodas em testes de estrada no início de 2019", ele adiciona. A empresa está mirando primeiro aftermarket e modelos de carros de desempenho de alto nível/baixo volume. "Continuaremos avançando para modelos de produção mais alta à medida que escalarmos nossa manufatura", diz Hermida. Ele explica que rodas mais leves têm efeito multiplicador na redução de peso, "por causa da inércia rotacional, cada libra economizada nas rodas é equivalente a aproximadamente 4 libras economizadas em qualquer outro lugar do carro." Ele nota que este apelo permanece com veículos elétricos devido ao seu alto peso de bateria e necessidade de compensar isso em outro lugar no veículo.

Outra peça chamativa foi um aerofólio CFRP com logos da Airbus, North Thin Ply Technology (NTPT), Decision SA, RUAG, École Polytechnique Fédérale de Lausanne e Universidade de Ciências Aplicadas e Artes do Noroeste da Suíça. "NTPT nos pediu uma resina epóxi que funcionasse com seu sistema de fabricação de pré-impregnado de camada fina para um aerofólio demonstrador de produção para aeronaves comerciais", relata o gerente de marketing aeroespacial da Huntsman, Kyle Ingram. "Fornecemos a formulação epóxi e NTPT produziu pré-impregnado de fibra de carbono spread tow usando seu método proprietário. A peça final demonstrou que você pode fazer uma estrutura de aeronave tipo produção com pré-impregnado de camada fina." Ingram adiciona que os custos de estruturas de pré-impregnado de fibra de carbono convencionais ainda são muito altos para serem amplamente adotados em asas e fuselagens para aeronaves narrow-body. "Camada fina agora abre esta porta, mas você deve provar que pode atingir metas de custo e taxa de produção."

CW também conversou com o VP de inovação da Huntsman, David Hatrick, sobre a aquisição da Nanocomp Technologies pela empresa. "O processo de integração da Nanocomp na Huntsman está quase completo", explica Hatrick. Ele nota que a Huntsman priorizou desenvolvimento da fibra de nanotubo de carbono (CNT) MIRALON da Nancomp Technologies em três áreas principais:

• Sistemas de aquecimento – condutivos e radiativos (ex.: aplicações automotivas)
• Adesivos condutivos
• Compósitos, incluindo programa da NASA para desenvolver uma segunda geração, "superfibra" mais alinhada com propriedades ainda maiores que a fibra CNT MIRALON atual.

Há também tecnologia usando folha MIRALON como intercalário em laminados compósitos, mas Hatrick diz que isso não é alta prioridade. "As equipes de P&D da Huntsman e Nanocomp se uniram bem", ele diz, "e temos marcos muito claros estabelecidos." Hatrick nota que o fato da fibra MIRALON oferecer tecnologia CNT em forma fibrosa foi atrativo vs. trabalhar com particulados. "Nossa intenção é encapsulá-la em resina ou em forma laminada." Ele nota que a Huntsman também está trabalhando com Haydale e materiais de grafeno. Novamente, a abordagem será encapsular o grafeno, vendendo-o já misturado na resina. "O desafio é obter boa dispersão que seja estável pela vida da cadeia de suprimentos", diz Hatrick. "Você deve ter bom conhecimento do material e ser capaz de escalar em produção, e também ser capaz de oferecer bom suporte de produto."