Tecnologia rápida de moldagem CFRP 10 vezes mais rápida que as configurações convencionais

Stephen Moore | 06 de março de 2023

A Toray Industries do Japão desenvolveu uma tecnologia de moldagem rápida e integrada para componentes de mobilidade de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP). Esta tecnologia imprensa um núcleo leve e poroso de espuma reforçada com fibra de carbono (CFRF) com uma pele pré-impregnada termoendurecível que oferece excelentes propriedades mecânicas.

Esta nova tecnologia torna possível moldar componentes de mobilidade CFRP, como tetos de automóveis, 10 vezes mais rápido do que uma configuração convencional de moldagem em autoclave. Além disso, a massa do componente é menos da metade da dos equivalentes em aço. A Toray pretende aprofundar a pesquisa e o desenvolvimento para acelerar a aplicação desta tecnologia em peças de veículos elétricos, onde a leveza e a produção rápida são vitais.

Os componentes CFRP normalmente intercalam núcleos de espuma de uretano com películas pré-impregnadas termoendurecíveis. As aplicações comuns para essas estruturas leves e rígidas são grandes painéis para aeronaves, automóveis, navios e infraestrutura. Alguns têm pressionado por tempos de fabricação mais curtos para unir o núcleo de maneira ideal depois de moldá-lo à pele. Além disso, a eletrificação veicular tornou cada vez mais importante a redução do peso dos componentes para ampliar a autonomia de cruzeiro dos modelos que utilizam baterias pesadas. Modalidades de transporte emergentes, como a mobilidade aérea urbana e os drones, também poderão beneficiar enormemente dos materiais leves.

A nova tecnologia de moldagem rápida e integrada da Toray torna possível fabricar grandes painéis em uma única injeção. Isso ocorre porque essa abordagem molda, termoendurece e molda simultaneamente, e une o núcleo CFRF e a pele pré-impregnada termoendurecível no mesmo molde.

A sincronização da expansão do CFRF com o tempo de cura do pré-impregnado é significativamente mais rápida do que com processos convencionais. A resina termofixa pré-impregnada penetra no CFRF poroso para unir a pele e os materiais do núcleo sem usar adesivos para obter uma estrutura de ligação altamente confiável. A tecnologia da Toray abre caminho para a produção rápida de grandes componentes de CFRP.

CFRF é um material poroso patenteado. Sua resina aglutinante torna-se flexível ao aquecimento e expande simultaneamente com a força restauradora das fibras de carbono. A rede tridimensional resultante de fibras curtas de carbono liga fortemente a resina aglutinante e as fibras de carbono.

O CFRF oferece resistência, módulo de elasticidade e resistência ao impacto significativamente melhores em comparação com materiais de núcleo convencionais. Sua baixa faixa de gravidade específica de 0,2–0,4 melhora o desempenho e ilumina as estruturas sanduíche.

A Toray demonstrou seu conceito usando uma máquina de prensagem para criar um grande painel de teto de automóvel (1,2 m de comprimento x 1,2 m de largura x 2,3 mm de espessura) em apenas cinco minutos, o que é 10 vezes mais rápido que a abordagem convencional. A empresa avaliou a rigidez, a capacidade de revestimento, as propriedades de isolamento acústico e outros aspectos práticos necessários para a produção de automóveis. Em importantes testes de impacto de queda de peso, Toray confirmou que a interface do núcleo da pele não delamina e que a absorção de impacto é excelente.

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