Fixadores Moldados Inovadores para Componentes em CFRP

Tecnologia IMTEC HR Revoluciona Montagem de Estruturas Compósitos

No salão JEC em Paris, um dos projetos em destaque no Automotive World Showcase foi um fixador moldado desenvolvido pela Böhlhoff Otalu (La Ravoire, França), subsidiária francesa do fornecedor alemão de fixadores Böhlhoff (Bielefeld).

Desafio da Montagem em Compósitos

Yann Bernard, gerente de produto do Böhlhoff IMTEC HR (In-Molding TECnology High mechanical Resistance), explica que o IMTEC HR foi desenvolvido com departamentos de inovação de OEMs automotivos. "Fomos solicitados a trabalhar em estruturas pesadas para atingir alto nível de desempenho. Podemos fazer peças compósitos muito fortes, mas o ponto fraco é a montagem. A necessidade era por montagens totais, como assentos, que devem ser fixados ao assoalho."

Em estruturas metálicas típicas, isso era alcançado usando rebites cegos ou porcas soldadas no assoalho. "Mas agora os assoalhos podem ser de compósito. Então, como fixar nesse tipo de estrutura compósita?"

Solução Industrializada

O objetivo era um fixador forte o suficiente para fixar uma peça compósita, mas também competitivo em custo e adequado para produção em alto volume. "A fixação em assoalhos metálicos pode ser facilmente industrializada usando processos totalmente robóticos," diz Bernard. "Então a ideia para o IMTEC HR era uma solução industrializada para compósitos sem operações manuais."

Processos de Moldagem Compatíveis

Os fixadores IMTEC HR podem ser colocados no molde para uma estrutura de assoalho compósito e integrados durante o processo de moldagem. Bernard cita o IMTEC HR como compatível com processos de moldagem termofixa e termoplástica, incluindo moldagem por transferência de resina (RTM), moldagem por compressão e moldagem por injeção/sobre-moldagem.

Moldagem por Injeção

O fixador é colocado roboticamente primeiro sobre um pino fixo no molde. O pino localiza o fixador e protege as roscas internas contra revestimento de resina. Em seguida, o material compósito é colocado roboticamente no molde. O molde fecha, o plástico é injetado e a peça é desmoldada com o fixador integrado.

Moldagem por Compressão

O processo é essencialmente o mesmo, exceto que o pino é uma "tampa" plástica de rosquear e também serve para empurrar o material para inserir o fixador no compósito, eliminando a necessidade de furação. Isso não só economiza tempo, mas evita cortar as fibras. A tampa do pino novamente protege as roscas internas durante a moldagem e é removida após a desmoldagem.

"Não há operações extras uma vez que o assoalho é produzido," observa Bernard. "Acreditamos que esta tecnologia ajuda a tornar assoalhos compósitos ou quaisquer outras peças estruturais com custo de produção acessível. Replica o uso de rebites cegos com assoalhos metálicos porque o fixador já está na peça compósita moldada. Agora você fixa o assento com métodos padrão. Isso iguala o campo de jogo porque as peças podem ser fixadas a um assoalho compósito da mesma forma que a um assoalho metálico."

Resistência à Corrosão Galvânica

Para resistir à corrosão galvânica, o IMTEC HR está disponível em aço zincado e em aço inoxidável, este último usado principalmente para plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP). Diferentes versões de fixadores também estão disponíveis, incluindo parafusos (studs), porcas e espaçadores. "Também podemos alterar o tamanho dos furos e dimensões do fixador para atender requisitos específicos," diz Bernard.

Forma Especial para Absorção de Energia

Sobre a forma dos fixadores, Bernard explica que ela foi desenvolvida para permitir a liberação gradual de energia durante condições de colisão. "É forte o suficiente para fornecer alto desempenho mecânico, mas pode absorver energia em condições de teste de colisão para evitar falha frágil catastrófica. Permite deformação elástica e depois plástica sem quebrar. Sem esse comportamento, o assoalho compósito no ponto de fixação deformaria e quebraria ou o fixador metálico quebraria. Esse foi um dos problemas na adaptação de fixadores para estruturas compósitas."

Design das Pétalas e Flange

As pétalas são projetadas para incorporar no material compósito durante a moldagem. "Você deve projetar este fixador para incorporar na peça e não ficar no molde." A flange do fixador fica atrás da peça compósita e não reduz a espessura da seção da peça. "Isso é importante para alcançar um fixador embutido mantendo a seção da peça, que dá propriedades estruturais."

Versão para Linha de Produção QSP

Uma versão especial do IMTEC HR foi desenvolvida com a Cetim, compatível com a linha de produção QSP (Quilted Stratum Process). Segundo artigo da Cetim, o fixador IMTEC HR patenteado para QSP mostra aumento de 30-75% no desempenho de pull-through e melhoria de 60-75% no desempenho de lap-shear comparado a fixadores convencionais.