Electroimpact, Toray y Janicki pioneros en fabricación de alta velocidad de piezas compuestas termoplásticas grandes

Un desarrollo conjunto entre Electroimpact (Mukilteo, Washington, EE. UU.), Toray Advanced Composites (Morgan Hill, California, EE. UU.) y Janicki Industries (Sedro-Woolley, Washington, EE. UU.) ha logrado supuestamente un salto adelante en la fabricación de alta velocidad de piezas compuestas termoplásticas grandes. El proyecto ha resultado en el desarrollo de tecnologías de procesamiento automatizadas y rentables que pueden fabricar piezas termoplásticas a gran escala a tasas de deposición de alta velocidad de hasta 4.000 pulgadas (100 metros) por minuto.

El equipo de colocación automática de fibra (AFP) de alta velocidad de Electroimpact se ha mejorado para procesar materiales termoplásticos con un sistema de calentamiento láser de tamaño de punto variable. Este sistema usa un amplio rango de temperaturas de procesamiento para un control robusto del proceso en tows individuales para acomodar contornos severos mientras permite que las piezas compuestas termoplásticas sean reparables durante la colocación AFP, reduciendo así el riesgo de desperdicio durante la fabricación de piezas.

Los socios señalan que se han alcanzado velocidades de procesamiento de hasta 4.000 IPM (100 metros por minuto) con niveles de adherencia ligera o pesada para garantizar la geometría de la pieza. "Cuando estos avances se combinan con mayor fiabilidad de AFP, inspección en proceso en tiempo real e intervalos de mantenimiento, el procesamiento AFP 4.0 resultante aumenta la productividad actual entre cuatro y seis veces", dice Michael Assadi, ingeniero jefe en Electroimpact.

Para maximizar la eficiencia de producción, la colocación AFP se forma directamente sobre un sistema de utillaje de colocación calentado fuera de autoclave (OOA), diseñado por Janicki Industries, que luego se consolida completamente in-situ, logrando un ciclo de proceso térmico completo en menos de una hora. El sistema de utillaje está diseñado para escalabilidad para acomodar piezas demasiado grandes para aplicaciones de prensa caliente tradicionales y se dice que logra tiempos de ciclo significativamente más rápidos que autoclaves de alta temperatura.

"La clave de esta tecnología son las tasas rápidas de calentamiento y enfriamiento con uniformidad de borde a borde en todo el proceso", afirma Todd Chace, director de investigación y desarrollo en Janicki, "La consolidación completa bajo presión solo de bolsa de vacío [VBO] se logra controlando las etapas clave de fusión, flujo y cristalización con control preciso de temperatura."

La cinta unidireccional Toray Cetex TC1225 LMPAEK de bajo punto de fusión de Toray Advanced Composites fue seleccionada para optimizar aún más el procesamiento. Demostrada para mostrar niveles de impregnación best-in-class, TC1225 LMPAEK permite la producción de piezas de alta consistencia y calidad mientras elimina la necesidad de humedecer haces de fibra durante el ciclo de consolidación, permitiendo supuestamente procesamiento OOA con porosidad cercana a cero. Combinada con una temperatura de procesamiento relativamente baja comparada con otros sistemas basados en PAEK, la cinta Toray Cetex TC1225 LMPAEK también permite una mayor velocidad de colocación mientras se logran propiedades mecánicas comparables.

"Individualmente, cada una de estas tecnologías representa un paso adelante en el procesamiento de compuestos termoplásticos. Cuando se combinan, se logra un gran salto en la fabricación rápida de piezas a gran escala, subrayando la importancia de la colaboración a lo largo de la cadena de valor para avanzar en la adopción de compuestos termoplásticos en la industria", concluye Steve Cease, VP tecnología y marketing estratégico en Toray Advanced Composites.