Compósitos termoplásticos de soldagem

Ao contrário dos compostos feitos com um termofixo matriz, termoplástica compósitos (TPCs) não requerem reações químicas complexas nem processos de cura demorados. Os pré-impregnados termoplásticos não requerem refrigeração, oferecendo vida útil praticamente infinita. Os polímeros usados ​​em TPCs aeroespaciais - sulfeto de polifenileno (PPS), polieterimida (PEI), polieteretercetona (PEEK), polietercetonecetona (PEKK) e poliarilcetona (PAEK) - oferecem alta tolerância a danos em peças acabadas, bem como resistência à umidade e química e, portanto, não se degrade em condições quentes / úmidas. E podem ser fundidos novamente, prometendo benefícios em reparos e reciclabilidade no final da vida útil. Mas talvez o maior motivador para o uso de TPC no desenvolvimento de aeronaves seja a capacidade de unir componentes por meio de união / soldagem por fusão. Apresenta uma alternativa atraente aos métodos convencionais - fixação mecânica e colagem - usados ​​para unir peças de compósito termofixo (TSC).

Conforme definido no artigo amplamente citado, “Fusion Bonding / Welding of Thermoplastic Composites,” por Ali Yousefpour, National Research Council Canada (Ottawa, ON, Canadá), “O processo de fusão-ligação envolve o aquecimento e derretimento do polímero na ligação superfícies dos componentes e, em seguida, pressionando essas superfícies juntas para solidificação e consolidação do polímero. ” O resultado é muito diferente da união termofixa.

“Você está criando uma estrutura unitizada, como uma nervura soldada a uma pele”, explica Arnt Offringa, chefe de Aeroestruturas R&T da GKN Fokker (Hoogeveen, Holanda). “Quando visto em um microscópio, você vê apenas um polímero homogêneo, então isso é diferente de ligação. Não há linha divisória, nem divisão, nem material de união identificável, como adesivo. Existe apenas um material, por isso você usa o mesmo polímero em ambos os lados da solda. Assim, as autoridades aceitarão tal junção sem fixadores mecânicos. ” (Offringa usa a palavra "unir" aqui porque o resultado do processo de soldagem não é uma junta, mas uma peça sólida.)

Na verdade, essas estruturas soldadas TPC estão voando há décadas. E embora a soldagem por resistência e a soldagem por indução sejam os dois métodos mais estabelecidos, outros, incluindo soldagem ultrassônica, soldagem a laser e soldagem por condução, estão sendo avançados para uso com compósitos. O desenvolvimento desses métodos continua à medida que os proponentes da soldagem buscam a confiabilidade necessária no software de simulação preditiva do processo, maior controle em linha das variáveis ​​do processo de soldagem e extensão dos processos de soldagem para a produção de estruturas primárias de aeronaves.

Soldagem por resistência

Junto com o KVE Composites Group (Haia, Holanda), GKN Fokker é um líder reconhecido no desenvolvimento de soldagem TPC (ver CW Tour das Aeroestruturas Fokker). “Começamos com a soldagem por resistência no início da década de 1990”, diz Offringa. “A elegância deste método é que o calor é produzido exatamente na interface de soldagem.” A corrente elétrica, passada por um elemento resistivo na interface de soldagem, cria calor e derrete o polímero termoplástico (Fig. 1). Porém, este elemento resistivo - um metal ou fibra de carbono (CF) - permanece na peça acabada. “Nós desenvolvemos um método usando uma malha de metal revestida com PPS como o elemento resistivo e, em seguida, certificamos e voamos as portas principais do trem de pouso CF / PPS soldadas por resistência no Fokker 50 aeronaves turboélice em 1998 ”, disse Offringa. “Isso levou a conversas com a Airbus UK (Broughton, Chester, UK) e ao desenvolvimento de bordas de ataque fixas de fibra de vidro / PPS para o A340 / A350 e depois para aeronaves de corpo largo A380.” A GKN Fokker continuou sua pesquisa em soldagem por resistência, com foco principalmente em plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP).

A tecnologia avançou. A Premium AEROTEC (Augsburg, Alemanha) apresentou um demonstrador da antepara de pressão traseira A320 da Airbus (Toulouse França) no ILA Berlin Air Show 2018. A antepara compreende oito segmentos de tecido CF / PPS prensados ​​montados por meio de soldagem por resistência. “Já faz algum tempo que usamos soldagem por resistência”, disse o Dr. Michael Kupke, chefe do Centro de Tecnologia de Produção Leve (ZLP) do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) em Augsburg. “Para o demonstrador Premium AEROTEC, estendemos o comprimento da linha de solda para 1,5 m.”

A ZLP escolheu um elemento resistivo feito de fibra de carbono versus malha de aço inoxidável legada. “Para soldagem por indução, é difícil obter a temperatura e a energia onde você deseja e não em outro lugar da peça”, afirma Kupke. “Para soldagem por resistência, isso é inerentemente resolvido, mas a desvantagem, até agora, é que o resistor permanece na peça.” Usar um resistor de fibra de carbono alivia essa desvantagem.

O método básico, entretanto, permanece o mesmo. “Você aplica uma tensão e pressiona ambas as partes para obter uma boa consolidação”, acrescenta. “Para peças menores, o efetor final robótico aplica a pressão, mas para peças maiores você precisaria de um gabarito para fornecer pressão de fixação.” O gabarito para a antepara de pressão traseira do A320 é uma “ponte de soldagem” curva de metal construída pela Premium AEROTEC (Fig. 2). Ele gira para a posição acima de cada uma das oito linhas de solda e aplica a pressão necessária por meio de 10 cilindros pneumáticos internos.

Além do PPS, a equipe DLR ZLP de Kupke validou que esse processo também funciona para tecido de fibra de carbono / PEEK. “Se você pode usar o PEEK, pode se adaptar ao PEKK, PAEK e PEI”, acrescenta. “Devemos ser capazes de soldar fita unidirecional (UD) também”, ele também observa (os desafios associados à soldagem de fitas UD são explicados abaixo). Kupke diz que não há limite para a espessura da peça a ser soldada, “pode ser de 3 mm ou 30 mm, mas deve-se ter cuidado com o gerenciamento térmico na linha de solda”.

Ele diz que o próximo passo será desenvolver uma gama de elementos resistivos CF otimizados. “Por enquanto, acabamos de usar materiais disponíveis no mercado.” Kupke ressalta que este foi apenas um demonstrador, não um processo industrial. “Para industrializar, faríamos de uma maneira um pouco diferente. O processo de soldagem para cada junta na antepara A320 levou 4 minutos, no entanto, apenas 90 segundos de corrente de soldagem foi aplicada. O tempo restante foi para aquecimento e resfriamento do termoplástico PPS na linha de solda. Com a industrialização, acreditamos que o tempo total seria mais rápido e a soldagem ainda levaria apenas 60-90 segundos por união de 1,5 m. ”

Soldagem por indução

KVE começou a trabalhar com soldagem por indução no início dos anos 2000. A técnica básica envolve mover uma bobina de indução ao longo da linha de solda. A bobina induz correntes parasitas no laminado CFRP inerentemente condutor, que geram calor e derretem o termoplástico. “Começamos com cupons de cisalhamento de volta única, seguindo a abordagem de blocos de construção, e progredimos para juntas em L, juntas em T, estruturas básicas e finalmente elevadores e lemes”, relembra o diretor administrativo da KVE, Harm van Engelen.

A empresa desenvolveu simulações de computador em paralelo. “A simulação ajuda a prever qual será a temperatura na superfície externa e na linha de solda”, explica ele. “Você precisa concentrar o calor na linha de solda, mas não superaquecer as seções adjacentes. A superfície superior aquece mais rápido do que a interface, então você tem que se livrar desse calor. ” A KVE patenteou não apenas a tecnologia de gerenciamento de calor e materiais de ferramentas resultantes, mas também sua abordagem baseada em ferramentas para manter a pressão durante a soldagem e seu controle robótico da bobina de indução e da cabeça de solda, que desenvolveu em 2005.

“Isso forneceu uma alternativa para a soldagem por resistência para CFRP que não exigia um susceptor ou tira de soldagem”, diz Offringa de GKN Fokker. “Licenciamos a tecnologia KVE e a implementamos no Gulfstream G650 elevadores e leme, que estão voando desde 2008. ” A KVE foi um parceiro fundamental no desenvolvimento e industrialização do processo de soldagem por indução robótica. Uma técnica refinada de segunda geração é usada para elevadores e leme no Dassault Falcon 5X . Van Engelen observa que soldagem para o G650 foi automatizado, mas concluído em várias etapas. “Para o Dassault, isso é feito em um tiro”, acrescenta. “Todas as peças são colocadas nas ferramentas e, em seguida, dois elevadores e um leme são soldados em um turno durante a noite.”

Em 2008, a KVE havia começado o teste de cisalhamento de volta única (SLS) da fita UD CF / PEKK e estava produzindo demonstradores para o programa Thermoplastic Affordable Primary Aircraft Structure (TAPAS). Em 2010, ela completou simulações 3D de laminados UD CF soldados por indução com proteção contra raios (LSP) e trabalhou com laminados espessos (≤5 mm para UD PEEK e PEKK, ≤15 mm para tecido de fibra de carbono / PPS). KVE também projetou e construiu um leme TPC para The Boeing Co. (Chicago, IL, EUA) Phantom Eye UAV, que a Boeing começou a produzir em 2011. Em 2014, a empresa havia produzido demonstradores UD CF / PEKK soldados por indução e agora está trabalhando com vários OEMs e fornecedores Tier 1 para ajudar a qualificar essa tecnologia para outras estruturas de aeronaves.

Mudança do tecido para a fita UD

A soldagem por indução é adequada para tecido de fibra de carbono, diz Offringa, “mas com a fita UD, há um novo conjunto de desafios para atingir velocidades de produção”.

Conforme explicado pelo Dr. Michel van Tooren, diretor do SmartState Center for Multifunctional Materials and Structures, parte do McNair Center da University of South Carolina (Columbia, SC, EUA), “Para indução em laminados CFRP, você precisa de fibras em dois ângulos diferentes - de preferência ângulos o mais longe possível - para que as correntes parasitas sejam geradas. ” A orientação perpendicular das fibras de 0 ° e 90 ° no tecido é ideal, permitindo que correntes parasitas sejam geradas em cada camada do laminado. Com pilhas laminadas UD, no entanto, é comum ter camadas de 45 ° intercaladas para que a diferença de ângulo seja menor. “O mecanismo de aquecimento por corrente parasita é afetado porque essas direções não são perpendiculares , acrescenta Maarten Labordus, chefe de P&D da KVE. “Também não há cruzamento de fibra distinto entre as camadas, elas são apenas em camadas. Assim, você precisa de mais energia para induzir a corrente em comparação com os laminados de tecido. ”

No entanto, adicionar mais potência não torna o gerenciamento do processo de soldagem mais fácil. Equilibrar a energia elétrica e a temperatura na linha de solda não é simples porque o processo de soldagem por indução não muda apenas com a sequência de empilhamento, mas também com a espessura do laminado e a geometria da peça. “Então, olhamos para os parâmetros do processo e como o calor é gerado nos materiais”, diz Sebastiaan Wijskamp, ​​diretor técnico do TPRC. “Queremos ter diretrizes e ferramentas de projeto para prever o desempenho da soldagem com antecedência. Se você quiser mudar de fabric para UD, como fazer isso rapidamente sem ter que passar por um processo de tentativa e erro? Idealmente, simulações baseadas nas propriedades de condutividade elétrica e térmica de fibras e polímeros, mesmo para um determinado layup, e também levando em consideração a geometria da peça, permitiriam que você projetasse seu processo de soldagem por peça. Estamos realizando uma pesquisa colaborativa com KVE e Michel van Tooren no McNair Center para desenvolver o entendimento fundamental para essas diretrizes e ferramentas. ”

“Estamos quantificando todos esses fatores - UD vs. tecido, sequência de empilhamento, áreas de mais resina e menos resina - e estabelecendo sua relação e, em seguida, adicionamos isso de volta ao modelo geral de soldagem”, explica Labordus (Fig. 3) . As áreas com alto teor de resina atuam como isolantes, retardando o calor, enquanto as áreas onde o teor de resina é menor (e o teor de fibra é maior) facilitam o aquecimento. “No início, estávamos com 40% de desconto em nossas previsões de soldagem com UD, mas agora estamos dentro de 10% e estamos chegando perto de nossos níveis de alta precisão para tecido CF / PPS”, acrescenta Labordus.

Van Tooren também está perto de ser capaz de prever desempenho de soldagem por indução para laminados UD. “No final de 2018, teremos uma ferramenta de simulação que funciona para geometrias relativamente simples, ajudando a identificar a forma da bobina, a potência, a velocidade do robô e o perfil de aquecimento necessários para uma determinada aplicação.” Esta capacidade de previsão está sendo desenvolvida em paralelo com testes físicos para apoiar o uso de componentes soldados TPC em estruturas primárias maiores para aeronaves futuras. O laboratório de Van Tooren é um parceiro de pesquisa do KVE e um dos quatro locais - junto com as instalações do KVE em Haia, o Centro Aeroespacial da Holanda (NLR, Amsterdã) e o Centro de Pesquisa de Compostos Termoplásticos (TPRC, Enschede, Holanda) - que instalou um configuração de soldagem por indução padronizada desenvolvida pela KVE (Fig. 4) para apoiar a qualificação do processo em OEMs e fornecedores Tier 1 (consulte “Novos horizontes na soldagem de compósitos termoplásticos”).

Bobinas de indução sob medida

Uma abordagem alternativa de soldagem por indução foi usada pela Composite Integrity (Porcelette, França) para desenvolver o processo de “soldagem por indução dinâmica” usado para unir longarinas de fita CF / PEKK UD e películas de fuselagem na STELIA Aerospace (Toulouse, França). Demonstração da estrutura Arches TP projeto, apresentado no Paris Air Show 2017 (Fig. 5). Composite Integrity é a divisão de compósitos do Institut de Soudure (IS Groupe, Villepinte, França). “Tiramos mais de 100 anos de experiência do IS Groupe em soldagem de metais para projetar e construir nossas próprias bobinas de indução otimizadas para cada material, espessura e formato de peça, incluindo bobinas específicas para tecido, tecido não frisado e UD”, explica a empresa Composite Integrity gerente de desenvolvimento Jérôme Raynal. “O principal problema com UD é que não há nós de soldagem para gerar corrente de indução, então precisamos de uma bobina específica - neste caso, uma multi-bobina.”

Fundada como Pôle de Plasturgie de l’Est (PPE) há 25 anos, a Composite Integrity é líder em moldagem por transferência de resina (RTM) e estruturas de aeronaves com infusão de resina epóxi com empresas aeroespaciais francesas. Incorporada ao IS Groupe em 2016, ela trabalhou com a Aviacomp (Launaguet, França) para desenvolver tecnologia de soldagem de co-consolidação usada em portas de acesso de combustível TPC para aeronaves Airbus A350. “Componentes resistivos na superfície das peças compostas internas e externas moldadas colocam calor na linha de solda”, diz Raynal.

O Composite Integrity começou a trabalhar no projeto STELIA Arches TP em 2015, permitindo a soldagem por indução de peças curvas do tamanho da fuselagem. O processo é descrito como "dinâmico" porque o robô solda as longarinas ao longo da fuselagem e acomoda formas 3D, incluindo movimento na direção z durante a soldagem. “Tanto as longarinas como a pele no demonstrador STELIA têm uma alteração na espessura”, explica Raynal. Um trilho de alumínio serve como gabarito de fixação para evitar o movimento da longarina na pele durante a soldagem. Para o demonstrador, a pressão foi aplicada por meio de dois rolos na cabeça de soldagem. Eles ficam acima da bobina. Durante a soldagem, os rolos correm ao longo da longarina, próximo ao trilho de fixação, enquanto a bobina está passando pela linha de solda.

“Agora desenvolvemos um novo cabeçote de soldagem com patente pendente, que usa um único rolo e aumenta as propriedades mecânicas da linha de solda”, observa Raynal. “Também temos um dispositivo de resfriamento que sopra ar na superfície de soldagem com pressão para garantir que estamos abaixo da temperatura de cristalização, para que não haja risco de descompactação uma vez que a pressão seja liberada.”

A provisão para resfriamento também afeta a cristalinidade da matriz termoplástica na linha de solda. “Testamos para medir se a cristalinidade atende aos padrões aeroespaciais e, em seguida, estabelecemos os parâmetros correspondentes para o processo de soldagem”, explica Raynal. A velocidade também é um fator. “Para o demonstrador, a velocidade era de 2 m / min, mas nossa meta agora é 5 m / min”, diz ele. “Gerenciar o resfriamento e a cristalinidade do PEEK e PEKK são mais complicados, o que afeta a velocidade global de soldagem, mas temos bons resultados com ambos, usando organosheet convencional qualificado pela Airbus.” A espessura máxima das peças soldadas até agora é de 5 mm. “Nós demonstramos isso, que é aproximadamente a espessura que você teria em componentes estruturais”, observa Raynal. “Para a STELIA, usamos a fibra de carbono como condutor sem metal na interface, mas agora estamos desenvolvendo tecnologia para soldar qualquer fibra - fibra de vidro, por exemplo - sem malha metálica também. Não adicionamos material na interface, mas podemos soldar UD a tecido e UD a UD, sem problemas ”, afirma.

Soldagem ultrassônica

A terceira técnica mais comum, soldagem ultrassônica é outra tecnologia com a qual GKN Fokker tem experiência significativa. O processo usa um sonotrodo para gerar vibrações de alta frequência (20-40 kHz) que causam calor de atrito e fusão nas superfícies de solda.

“Isso é bom para soldas por pontos”, diz Offringa, observando que, para aeronaves da Gulfstream, “usamos soldagem ultrassônica para unir mais de 50.000 peças TPC moldadas por injeção aos painéis do piso. É muito rápido e altamente automatizado, mas é uma solda por pontos, em apenas um local. ” Ainda assim, ele vê potencial para este método na produção de uma fuselagem integrada, como aquela proposta no Demonstrador de fuselagem multifuncional do programa Clean Sky 2 (consulte "Novos horizontes na soldagem de compósitos termoplásticos"). “Os suportes da fuselagem são freqüentemente colados, rebitados ou aparafusados ​​às atuais estruturas compostas termofixas da fuselagem”, observa Offringa. “Com a soldagem ultrassônica, você pode obter uma conexão muito boa com os suportes, que geralmente são termoplásticos não reforçados.”

A soldagem ultrassônica tem sido usada com plásticos por várias décadas, normalmente com diretores de energia na interface de soldagem. Essas cristas triangulares ou retangulares de resina pura, moldadas nas superfícies a serem soldadas, aumentam a geração de calor local. No entanto, Irene Fernandez Villegas da Delft University of Technology (TU Delft, Delft, Holanda) mostrou que filmes termoplásticos de 0,08 mm de espessura não reforçados podem ser usados ​​em seu lugar. “Ela está trabalhando para desenvolver soldagem ultrassônica contínua”, diz Offringa, e esse trabalho continua dentro da Clean Sky 2.

Em seu artigo de 2016, intitulado "Soldagem ultrassônica inteligente de compósitos termoplásticos", Villegas afirma que é possível escalonar o processo de soldagem ultrassônica por meio de soldagem sequencial - isto é, permitindo que uma linha contínua de pontos de solda adjacentes sirva ao mesmo propósito de um processo contínuo cordão de solda. A soldagem por pontos sequencial em escala de laboratório foi usada no painel de fuselagem TPC do demonstrador Clean Sky EcoDesign, usando diretores de energia plana para soldar uma dobradiça CF / PEEK e clipes CF / PEKK a estruturas C CF / PEEK (Fig. 6). Comparações experimentais com juntas fixadas mecanicamente em testes de cisalhamento de dupla volta e pull-through mostraram-se promissores. O processo é mais explorado em artigos de 2018 por Tian Zhao, membro da equipe TU Delft de Villegas.

Kupke relata que o DLR ZLP também está trabalhando na soldagem ultrassônica contínua baseada em robô. “A soldagem a ponto é o estado da arte atual, mas a nossa é verdadeiramente contínua”, diz ele. “Estamos otimizando o processo em uma bancada de teste de aproximadamente 1m de comprimento, realizando estudos paramétricos usando diferentes materiais e configurações. Embora a máquina de solda e o controle digital sejam projetados para um robô manipulador, ainda estamos explorando como refinar o cabeçote e qual velocidade e energia funcionam melhor para cada material e espessura de laminado. Nosso objetivo é mostrar que você pode fazer soldagens muito longas, como as juntas de uma fuselagem. ”

Soldagem a laser

Embora a soldagem por transmissão a laser tenha sido discutida na revisão de 2004 de Yousefpour das tecnologias de soldagem TPC, desde então ela foi avançada significativamente pela Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH, Hannover, Alemanha). Neste processo, a luz do laser é primeiro passada através de uma parte que é transparente ou parcialmente transparente na faixa espectral do infravermelho próximo (por exemplo, um termoplástico não reforçado ou fibra de vidro TPC). A luz é então absorvida por fibra de carbono ou aditivos condutores em uma segunda parte adjacente, transformando a energia do laser em calor, que cria a solda entre os dois materiais.

Offringa, da GKN Fokker, aponta que muitos suportes de aeronaves moldados por injeção são transparentes ao laser. Ele vê um grande potencial para o uso de soldagem a laser para conseguir a montagem desses suportes em estruturas de fuselagem CFRP sem furos, poeira ou fixadores. Embora o tipo de reforço e a espessura do laminado afetem a solda, a LZH demonstrou bons resultados com laminados de PPS e poliéterimida (PEI) reforçados com fibra de vidro e fibra de carbono no projeto de Soldagem por Transmissão a Laser de Estruturas de Compostos Termoplásticos (LaWoCS, 2010-2013), que também incluiu KVE, TenCate Advanced Composites (Nijverdal, Holanda), Unitech Aerospace (Yeovil, Reino Unido) e Element Materials Technology (Hitchin, Reino Unido). A LZH patenteou essa tecnologia e foi finalista do Prêmio JEC Mundial de Inovação 2018 na categoria de aplicações aeroespaciais para “Painéis de reforço termoplástico modulares”, onde uma grade de reforço CFRTP formada por selo é soldada a laser em uma pele composta. Os parceiros do projeto incluíram as empresas alemãs Fraunhofer ICT (Pfinztal), Airbus Operations (Hamburgo), ElringKlinger (Dettingen an der Erms) e KMS Automation (Schramberg), bem como TenCate.

Soldagem por condução

Após industrializar a soldagem por indução, GKN Fokker desenvolveu a soldagem por condução (Fig. 7). “Esta é uma nova tecnologia”, diz Offringa. “Uma espécie de ferro quente é utilizado para conduzir o calor em pelo menos uma das peças a serem unidas. Como na soldagem por resistência, o tempo do processo é independente do comprimento da solda - então, se a junção é de meio metro ou 10 m, o tempo do processo é o mesmo para ambos. ” Isso ocorre porque ambas as técnicas usam eletricidade para fornecer calor ao longo do comprimento em segundos. O painel da fuselagem da ortogrelha TPC exibido na JEC 2014 apresentou soldagem por condução. “Em uma segunda etapa, as estruturas foram soldadas por meio de um robô com efetor final de soldagem”, diz Offringa. “O painel da fuselagem era curvo e as armações eram bastante curtas. No entanto, este método pode funcionar bem para soldar longarinas de 6 a 10 m em películas de fuselagem. ”

Controle de processo inline e além

Uma etapa fundamental no amadurecimento da soldagem TPC para estruturas de fuselagem é a capacidade de monitorar e gerenciar o processo in situ. “No momento, nosso processo de soldagem por indução está pré-configurado”, diz van Engelen da KVE. “Usamos termopares na linha de solda para calibrar o processo. Mas preferimos medir a temperatura na solda e realimentá-la para gerenciar a energia para a bobina. ”

“Nossos processos de soldagem são controlados digitalmente e todos os dados do processo são armazenados”, diz Offringa da GKN Fokker, “mas estamos avançando em direção ao controle de processo em linha, com base na medição de temperatura em tempo real”. Ele acredita que isso seja possível para soldagem por indução e resistência dentro de alguns anos, enquanto a soldagem ultrassônica já está bastante próxima. Villegas, da TU Delft, afirma que o monitoramento do processo in situ da soldagem ultrassônica sequencial é possível com base nas curvas de potência e deslocamento fornecidas pela máquina de solda, que permitem definir rapidamente os parâmetros de processamento ideais.

Além do controle do processo, a KVE também está trabalhando na inspeção em linha. “Se a solda mostrar um problema, simplesmente voltamos e soldamos novamente”, diz van Engelen.

“É por isso que os compósitos termoplásticos são tão bons”, observa Raynal, da Composite Integrity. “Rewelding não os prejudica. Temos tecnologia específica para soldar e dessoldar com solda por resistência para desmontar por injeção de corrente. ” Sua empresa também está desenvolvendo inspeção em linha. “Teremos uma célula termográfica logo após a cabeça de soldagem por indução e verificaremos a solda com termografia ao vivo”, diz Raynal. Van Tooren também busca monitoramento e inspeção de processos in-situ, mas usando sensores de fibra ótica, incluindo o sistema ODiSI de Luna (Roanoke, VA, EUA), que fornece mais de 1.000 pontos de sensor por metro.

TPRC e van Tooren têm projetos em andamento para desenvolver controle de processo em linha para soldagem por indução de grandes estruturas curvas e espessuras variadas, incluindo acúmulos de lonas e quedas em longarinas. Van Tooren também está desenvolvendo soldagem por indução sob um saco a vácuo. “Torna-se como uma ferramenta macia para compressão das duas superfícies a serem soldadas”, diz ele, e atualmente é voltado para aplicações de reparo em potencial (veja “Novos horizontes na soldagem de compósitos termoplásticos”). A lista de Van Engelen de futuros desenvolvimentos de KVE também inclui reparo de TPC, soldagem por indução de TPCs de fibra de vidro, aplicações não aeroespaciais e concentradores de fluxo. “We are developing reflective materials to concentrate the electromagnetic field at the weldline,” he explains. “You want to put the energy here instead of at the part’s outer surface. With these flux concentrators, you direct the energy, similar to how you direct fiber where you want, using automated placement.”

“We are still developing all of the welding technologies,” Offringa sums up, “and exploring new ones. Most importantly, we don’t think there is a single technology with the most promise, but that each has its place.”

Wijskamp notes that with the recent Clean Sky 2 calls for proposals, it has become clear that Airbus wants to use welded TPCs in large airframe structures. “But we have seen this already in our 19 partners that have joined since 2009,” he adds.

Van Tooren believes that a welded, fastenerless, large component, if not a full fuselage, is within reach. “Preferably, on the Boeing New Midsize Airplane, but definitely the next aircraft.”