Processo de fundição reduz custo de produção de fibras termoplásticas

Você já imaginou poder praticar mauntain bike sem ter que carregar todo aquele peso? Fibras de termoplásticos reforçados são a solução.

taniager

24 Março 2010 | 15h47

Fundição a laser de fita plástica e fita de fibra de carbono. O resultado é estável. (Crédito: cortesia de Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT))

Fundição a laser de fita plástica e fita de fibra de carbono. O resultado é estável. (Crédito: cortesia de Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT))

Você já imaginou poder praticar mauntain bike sem ter que carregar todo aquele peso?  Com certeza, as montanhas são mais fáceis de conquistar com bicicletas ultraleves. Fibras de termoplásticos reforçados são a solução. Elas são de material leve, resistente e não corrosivo.

Apesar de a fibra de termoplástico ser ideal para a construção de barcos, carros e na indústria aeroespacial por sua leveza – 57 % mais leves que o aço e 15 a 20 % mais leves que o alumínio –, estabilidade e resistência impressionantes, a transformação das matérias-primas foi considerada trabalhosa e dispendiosa até o momento. Mas, pesquisadores do Booth T18 Fraunhofer desenvolveram um novo processo eficiente, limpo, confiável e automático de fabricação que barateia seu custo.

Processo de fabricação atual


No processo de fabricação atual, as ferramentas utilizadas na produção são caras porque são revestidas com vidro ou fibra de carbono. Numa segunda etapa do processo, uma bomba de sifão retira o ar da resina fluida. O vácuo impede a acumulação de bolhas de ar nas fibras, que causam a instabilidade. Então, para endurecer o material, um forno gigantesco é necessário – um forno grande o bastante para acomodar os componentes. E, finalmente, as partes ainda têm que ser coladas. Felizmente, todo esse processo será convertido em um processo mais simples: em Paris, os pesquisadores do Fraunhofer Institut, Alemanha, vão demonstrar como compostos de fibras podem ser trabalhados e, em seguida, colados com laser.

Novo processo de fabricação

Para facilitar a produção totalmente automatizada de componentes de fibra de termoplásticos, engenheiros e cientistas do Fraunhofer Institute for Production Technology (IPT) desenvolveram um processo inteiramente novo. Fibras de carbono são integradas nas fitas de resina termoplástica fundida que têm quilômetros de extensão e que são enroladas em carretéis. Apesar do seu peso insignificante, essas fitas têm resistência acima da média; a este respeito, engenheiros medem e avaliam o impacto e resistência à tração e resistência ao rasgo. Para montar os componentes que dão resistência a estas fitas, camadas múltiplas laminadas são empilhadas umas em cima das outras – por laser, antes de serem depositadas – e, em seguida, compactadas em uma estrutura espessa. Desta forma, as camadas da fita fundem-se umas com as outras e são resfriadas rapidamente, porque o laser emite doses instantâneas de energia, precisamente calculadas, de forma orientada para o material. Isso minimiza o gasto de energia e tempo. A qualidade do novo processo de fabricação em comparação com o processo anterior – como exemplo, juntar as fitas com ar quente – é ainda melhor. A demanda da indústria pelo novo processo é grande. Mas ele ainda está em fase de protótipo.

Wolfgang Knapp, do Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) explica que tudo o que é se preciso para novo processo é de um laser infravermelho que derreta a superfície dos componentes de plástico. A estabilidade do material surge da compressão dos componentes ainda fluidos seguida do resfriamento. “O resultado é uma liga extraordinariamente estável.”

O kow-how está no processo de controle: em determinar a proporção exata entre a cabeça do laser e a superfície; em controlar o tempo de irradiação do feixe de laser no substrato; em calibrar a pressão. A magia da tecnologia está em sua versatilidade. Com o laser infravermelho, os componentes feitos de compostos termoplásticos podem ser soldados juntos – fuselagem do avião, estruturas de suporte para automóveis, componentes dos cascos de barcos, tanques de foguete.

Os usos possíveis de feixes de laser na produção e transformação de termoplásticos reforçados de fibra são absolutamente ilimitados: a nova técnica de fundição é adequada a todos os materiais termoplásticos submetidos a tensões extremas, garante Knapp. “Porque eles são estáveis, leves e economizam energia em qualquer tipo de aceleração – não importa se por terra, mar, no ar ou no espaço”.

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