Setforge inicia producción en serie de compuestos de fibra de carbono con tecnología 9T Labs

Durante más de un siglo, Setforge (filial del Grupo Farinia, L'Horme, Francia) ha forjado y mecanizado componentes metálicos de precisión y alto volumen para industrias exigentes como automoción y aeroespacial. Sin embargo, para mantener el liderazgo y adaptarse a los tiempos cambiantes, la empresa ha invertido en tecnología que le permitirá diseñar y producir rápidamente piezas compuestas reforzadas con fibra de carbono de alto rendimiento y rentables para reemplazar acero, aluminio y titanio con una masa significativamente menor. Para facilitar la expansión hacia compuestos avanzados, Setforge se convirtió en socio temprano del fabricante OEM de soluciones de fabricación híbrida 9T Labs AG (Zúrich, Suiza) y ahora ha comenzado a evaluar nuevas aplicaciones de piezas en serie para producir en su plataforma Red Series Additive Fusion Solution ubicada en L'Horme, Francia.

"Elegimos su plataforma Red Series Additive Fusion Solution, una solución todo en uno que combina software, hardware y soporte. El software Fibrify nos permite diseñar piezas con fibra que podemos colocar solo donde se necesita, y está vinculado directamente con software de simulación estructural comercialmente disponible", explica Damien Felix, gestor de proyectos de I+D en Setforge. "La combinación de fabricación aditiva [AM] y moldeo es única. Podemos ofrecer piezas estructurales reproducibles y también competitivas en coste. La experiencia de 9T Labs en compuestos nos ayuda a identificar la aplicación adecuada y diseñar piezas adaptadas a la carga fácilmente. Incluso podemos colocar inserciones metálicas, si es necesario, antes de densificar las fibras y reducir la porosidad. Obtenemos piezas acabadas, con forma neta, con altas proporciones de fibra y baja porosidad que soportan cargas específicas cuatro veces superiores al acero".

¿Cuál es la utilidad de mercado de piezas que pueden producirse con forma casi neta, con una relación peso-rendimiento optimizada y mayor rendimiento mecánico que otros procesos de fibra de carbono de alta velocidad? Didier Henry, director de Setforge, responde: "cualquier mercado dominado por aluminio y titanio, o donde piezas fuertes y ligeras sean valiosas. Estas piezas incluso interesarán para reemplazar otras piezas compuestas que deban mejorarse, aligerarse y reforzarse".

Con la puesta en marcha de sus primeras capacidades de producción AM de fibra de carbono gracias a 9T Labs, Setforge podrá producir hasta 5.000 piezas compuestas de fibra de carbono al año en tamaños de hasta 350 x 270 x 250 milímetros. A medida que aumente la capacidad en 2023 y más allá, Setforge espera producir 100.000 piezas/año y ampliar las dimensiones de las piezas.

"Con la Red Series, queremos proponer reemplazar piezas metálicas con compuestos para nuestros mercados actuales como automoción o aeroespacial, pero también proponer soluciones innovadoras para nuevos mercados —por ejemplo, lujo, deportes, médico, exoesqueletos [p. ej., sistemas ergonómicos portátiles de asistencia a la elevación] y drones—", añade Felix. (Véase "9T Labs evalúa AM para aplicaciones médicas y aeroespaciales").

La tecnología de fabricación avanzada híbrida de 9T Labs permite producir piezas estructurales de alto rendimiento —en tamaños pequeños a medianos y secciones gruesas desafiantes— en compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono (CFRTP) en volúmenes de producción de 100 a 10.000 piezas/año. Al combinar impresión 3D (que ofrece libertad de diseño, complejidad de piezas y control de orientación de fibra) con moldeo por compresión en matrices metálicas emparejadas (que proporciona tiempos de ciclo rápidos, altas tasas de producción, excelentes acabados superficiales con baja porosidad, además de alta repetibilidad y reproducibilidad), el sistema de producción híbrido ofrece lo mejor de la fabricación aditiva y sustractiva.

La plataforma patentada Red Series Additive Fusion Solution de la empresa consiste en un Módulo de Construcción —una impresora 3D que proporciona colocación de fibra y producción de preformas— y un Módulo de Fusión —prensa de compresión compacta que proporciona consolidación de preforma y conformado final de la pieza. El hardware está respaldado por la suite de diseño Fibrify de 9T Labs. Este software permite importar archivos CAD, optimizar el diseño de la pieza y la colocación de fibra, y luego pasar a los principales programas comerciales de análisis estructural para verificar el rendimiento estructural. Esto, según 9T Labs, elimina el costoso y lento ciclo de "fabricar y romper" de diseñar piezas, producir y probar prototipos y modificar diseños para ajustarse mejor a objetivos de rendimiento y coste. A su vez, esto ayuda a los fabricantes a llevar piezas al mercado más rápido y a menor coste.

Juntos, el sistema puede producir rápida, eficiente, consistente y rentablemente piezas estructurales con alta complejidad en compuestos CFRTP para prototipado inicial hasta fabricación de alto volumen. Además, el uso de materiales estándar de la industria probados —poliamida 12 (PA12) pura (sin refuerzo) y reforzada con fibra de carbono de alto rendimiento, polifenilensulfuro (PPS), poliétercetonacetanona (PEKK) y poliéterétercetona (PEEK)— permite producir piezas compuestas estructurales ligeras capaces de reemplazar metales en entornos desafiantes de forma asequible con bajo desperdicio, una relación compra-vuelo mejorada y altos niveles de R&R. Dado que las matrices termoplásticas pueden reprocesarse por fusión, el material de desecho y las piezas pueden reciclarse, y múltiples subconjuntos impresos en 3D pueden soldarse durante el paso de Fusión.