ULTEM (PEI) na Manufatura Aditiva Aeroespacial: Insights e Aplicações Principais

Introdução aos plásticos ULTEM

Os polímeros plásticos de alto desempenho dividem-se em duas categorias: termofixos e termoplásticos. Polímeros termofixos são aqueles que solidificam numa dureza irreversível após a cura, devido a ligações químicas internas. O polímero endurece num padrão de reticulação que o impede de voltar a derreter, mesmo sob calor extremo.

ULTEM®, nome comercial do poliéterimida (PEI), é uma das poucas resinas termoplásticas amorfas comercialmente disponíveis que mantém sua integridade mecânica em altas temperaturas. Desenvolvido inicialmente pela divisão de plásticos da General Electric (atual SABIC) no início dos anos 1980, o ULTEM é um plástico de alto desempenho que é um pilar da indústria manufatureira há mais de 35 anos. Este material é forte, resistente a produtos químicos e chamas, fácil de processar e capaz de suportar temperaturas extremamente elevadas mantendo propriedades elétricas estáveis.

Frequentemente usado na produção de placas de circuito, óculos, equipamentos de preparação e esterilização de alimentos e, talvez o mais notável, peças de aeronaves, o ULTEM é conhecido por sua resistência e durabilidade. Continue lendo para descobrir tudo o que precisa saber sobre o ULTEM.

Impressão com ULTEM

O ULTEM é fácil de termoformar e pode ser manufaturado via modelagem por deposição fundida (FDM). Um bico aquecido segue repetidamente um caminho de ferramenta definido e deposita uma camada do material por vez até que a peça esteja completamente formada.

A moldagem por injeção é outra opção rápida e econômica para manufaturar com ULTEM. Grânulos termoplásticos são alimentados no parafuso de injeção, fundidos e injetados no molde, resfriados e endurecidos, e a peça final é ejetada pelo pino ejetor. Este processo é ideal para produção de peças uniformes em grandes quantidades, como soquetes de burn-in.

Especificações mecânicas

O ULTEM destaca-se de outros polímeros de alto desempenho por ser exclusivamente projetado para permanecer mecanicamente estável sob condições extremas. Suporta temperaturas acima de 217°C por períodos prolongados e mantém estabilidade dimensional em temperaturas flutuantes. É intrinsecamente resistente a chamas e produz fumaça mínima, não mais tóxica que a fumaça da queima de madeira.

Termoplásticos amorfos tendem a trincar em contato com gorduras e óleos de alimentos, álcoois, ácidos, fluidos de manutenção de carros e aeronaves e outras soluções aquosas. Não apenas o ULTEM resiste a trincas por tensão nessas condições, como também é resistente a raios ultravioleta e radiação gama.

As principais especificações mecânicas do ULTEM incluem:

• Resistência à tração na ruptura (23°C): 105 MPa (15.200 psi)
• Resistência à flexão (23°C): 152 MPa (22.000 psi)
• Alongamento na ruptura (23°C): 60%
• Resistência ao cisalhamento: 103 MPa (15.000 psi)
• Ponto de fusão: 219°C (426°F)
• Inflamabilidade: V-0
• Resistência dielétrica no ar: 830 V/mil

Estas especificações aplicam-se apenas ao ULTEM padrão — variam para diferentes variedades do produto, incluindo ULTEM com 10%, 20% e 30% de reforço de fibra de vidro.

ULTEM e a indústria aeroespacial

A indústria aeroespacial é compreensivelmente rigorosa com os padrões mecânicos e regulamentações de qualidade que as peças devem cumprir. Para garantir conformidade com os padrões de qualificação e equivalência da Administração Federal de Aviação (FAA), novas peças passam por longos, rigorosos e caros processos de teste e aprovação.

Infelizmente, estes processos longos são incompatíveis com a crescente demanda por aeronaves mais novas, rápidas e baratas. Para atender a essa demanda, líderes como Boeing e Airbus devem acelerar a produção mantendo custos baixos. Um número crescente de players da aviação comercial enfrenta esses desafios com a ajuda da manufatura aditiva — processo no qual podem usar ULTEM.

O ULTEM está entre as poucas resinas aprovadas para o setor aeroespacial comercial. Supera termoplásticos comparáveis na resistência ao *creep* (deformação e degradação sob tensão mecânica repetida). Também se comporta bem em contato com diversos combustíveis, refrigerantes e lubrificantes. Sua resistência a chamas garante conformidade com a regulamentação FAA 25.853 para inflamabilidade. De fato, o ULTEM já mostrou grande promessa como material viável para bloqueadores de fogo e capas de assentos de avião.

Além disso, o ULTEM ajuda empresas aeroespaciais a atingir metas de redução de custos cortando peso. Por exemplo, LSG Sky Chefs e Norduyn colaboraram numa frota de carrinhos de bordo ultraleves que utilizaram ULTEM. Um Boeing 747 totalmente carregado com esses carrinhos seria 748 kg (1.650 lbs) mais leve que com carrinhos padrão, redução que poderia gerar cerca de US$ 65.000 em economia de combustível por ano. Com ULTEM, fabricantes de peças aeronáuticas não precisam escolher entre um polímero forte ou leve — obtêm o melhor dos dois mundos.

Por que ULTEM?

Para fabricantes, imprimir um produto forte, estável, leve, resistente a chamas e produtos químicos, fácil de processar e com propriedades mecânicas versáteis pode parecer uma exigência alta. O ULTEM atende a todos os requisitos. Este polímero de alta fidelidade é uma ótima escolha para diversas aplicações, desde interruptores simples a peças complexas de aviões.

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