Destacados CAMX 2018: Innovaciones de vanguardia presentadas

Voy a cubrir estos destacados de CAMX 2018 fuera de orden, empezando con un nuevo material compuesto termoplástico en exhibición.

Preimpregnado termoplástico TEXIM

Inman Mills (Inman, SC, EE. UU.) mostró preimpregnado termoplástico TEXIM, fabricado a partir de sus productos patentados de hilo núcleo, donde un núcleo de fibra de refuerzo (p.ej., fibra de vidrio) está recubierto dentro de fibras cortadas termoplásticas (TP) hiladas. En la foto superior derecha, puede verse donde la vaina TP se ha empujado físicamente hacia atrás, destacando el núcleo de fibra de vidrio. La vaina TP puede hacerse de polipropileno, polietileno, poliéster, nailon, policarbonato, poliéterimida, sulfuro de polifenileno o cualquier otro polímero TP que pueda extruirse en fibra corta fina. La proporción de vaina TP a fibra de refuerzo puede adaptarse a necesidades del compuesto y los hilos núcleo compuestos se procesan fácilmente vía tejido, punto u otros procesos textiles.

TEXIM podría ofrecer menor coste vs. otros preimpregnados termoplásticos debido a menos pasos de procesamiento —comprendiendo solo producción de fibra y procesamiento textil— y supuestamente permite buena consolidación con drapeado mejorado y conformabilidad en molde de estampado profundo. Telas de preimpregnado de vidrio y termoplástico TEXIM pueden pedirse a medida para un espesor específico, gracias a capacidad de tejido multicapa, y también están disponibles con tercer o cuarto componente, como filamentos de aramida para resistencia al impacto.

Pultrusión curva para automoción

En mi blog anterior sobre CAMX 2018, mostré el lanzamiento de Estructuras Compuestas Continuas (CCS) por pultrusión de L&L Products para componentes automotrices. Este informe es un segundo guiño al crecimiento en pultrusión para automoción, pero vía estructuras curvas. Thomas Technik & Innovation mostró sus sistemas de Pultrusión Radius en CAMX 2018, destacando la primera unidad operativa en EE. UU. en Shape Corp (Grand Haven, MI). Como se describe en el artículo de CW de junio 2017, "¿Pultrusión curva?", Shape Corp es proveedor global Tier 1 de componentes automotrices metálicos y plásticos, pero su sistema de Pultrusión Radius se compró "para permitir la fabricación de vigas de parachoques automotrices". La empresa fue finalista del premio CAMX ACE 2017 en la categoría Posibilidades Infinitas para Crecimiento de Mercado por su uso de pultrusión curva para crear perfiles huecos y cerrados altamente ingenierizados. Como se muestra arriba, la tecnología de Pultrusión Radius también permite usar múltiples tipos de refuerzo en un solo laminado a medida.

Heatcon Smart Susceptors

Heatcon suministra equipamiento y servicios para reparación de compuestos. La empresa mostró su tecnología de mantas térmicas Smart Susceptor en CAMX 2018, ofreciendo una revolución en aplicación de calor para reparación y curado de compuestos mediante calefacción inductiva indirecta. Las mantas térmicas de resistencia eléctrica han sido el caballo de batalla en reparación de compuestos por décadas. Aunque relativamente robustas y simples, a menudo no logran uniformidad de temperatura suficiente en estructuras térmicamente complejas. Generan calor uniformemente sobre el área de la manta, pero las estructuras complejas no absorben calor uniformemente debido a diferentes densidades de material y sumideros de calor en subestructura subyacente. La tecnología Smart Susceptor, por el contrario, transforma las mantas térmicas en tecnología activa, reduciendo potencia (calor) en áreas que han alcanzado la temperatura deseada mientras continúa aplicando calor a áreas más frías. Así, se mitigan los sumideros de calor, asegurando mayor uniformidad de temperatura y duplicando condiciones de fabricación original de la pieza para reparaciones y operaciones de unión secundaria para proporcionar el nivel requerido de integridad estructural.

¿Cómo funciona? En lugar de que el hilo primario de la manta térmica se conecte a una fuente de potencia para calefacción resistiva, en el sistema Smart Susceptor, se conecta a una fuente de potencia inductiva de alta frecuencia. La energía se transfiere entonces electromagnéticamente a un hilo de calefacción secundario. Este hilo secundario usa una aleación metálica diseñada para tener una temperatura de Curie a la temperatura de curado deseada. La temperatura de Curie es la temperatura a la que la aleación metálica pierde sus propiedades magnéticas, y por tanto, su capacidad para generar calor por inducción. Así, a la temperatura de curado o permanencia deseada, los puntos calientes dejan de calentar y vuelven a empezar si la temperatura disminuye, según el programa de curado introducido en la unidad hot bonder Smart Susceptor. En una prueba de demostración usando un panel de piel compuesto complejo reforzado con largueros tipo sombrero, la diferencia de temperatura entre puntos más caliente y más frío durante el curado fue solo de 5°C comparado con 14°C usando una manta térmica resistiva.

Huntsman avanza en ballestas, ruedas, alerones de capa fina y nanotecnología

Una amplia variedad de intrigantes piezas compuestas estaban en exhibición en el stand de Huntsman Advanced Materials. Una ballesta automotriz producida por MBHA Composites —también conocida como ZIUR Composite Solutions (Villareal, España)— se usa para camiones pesados y se fabrica usando resina epoxi de Huntsman en proceso de moldeo por transferencia de resina de alta presión (HP-RTM). CW ha informado sobre ballestas de fibra de vidrio hechas usando preimpregnado epoxi y HP-RTM con resina poliuretano, pero aún no sobre ballestas hechas usando epoxi y HP-RTM. "Trabajamos con ellos por más de un año, refinando la formulación epoxi para obtener el mejor rendimiento usando HP-RTM", dice Matt Pogue, gerente de desarrollo de negocio de Huntsman. Señala que en este producto, Tg se consideró pero no fue crítico. "Pero tenemos un sistema Tg más nuevo y alto para aplicaciones compuestas ubicadas más cerca de sistemas de escape", añade.

otra aplicación automotriz compuesta en exhibición era una rueda de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) de una pieza producida por ESE Carbon. "Las ruedas de compuesto de carbono son deseadas para mayor rendimiento y eficiencia de combustible, pero también son más caras, lo que ha sido un problema clave para adopción generalizada" explica Carlos Hermida, CEO de ESE Carbon. "Nuestra rueda es infusionada, lo que nos da más flexibilidad al seleccionar una resina para usar, mientras también es más rentable para la industria automotriz. Podremos producir 25 ruedas cada 3 horas una vez que hayamos terminado de escalar nuestra instalación en Jasper, Georgia". ESE Carbon usa resina epoxi Araldite de Huntsman. "Queríamos un Tg por encima de 200°C", explica, "así como buen flujo para infusión y capacidad para lograr buen acabado cosmético superficial".

"Hay mucho interés en ruedas de compuesto de carbono, pero es un producto muy desafiante ya que tiene requisitos de alta temperatura y estructurales", dice Hermida. ESE Carbon está completando actualmente pruebas estructurales y de rendimiento incluyendo pruebas en caliente. "Tendremos ruedas en pruebas en carretera para principios de 2019", añade. La empresa apunta primero a mercado de recambio y modelos de coches de alto rendimiento/bajo volumen. "Seguiremos avanzando hacia modelos de mayor producción a medida que escalemos en nuestra fabricación", dice Hermida. Explica que ruedas más ligeras tienen efecto multiplicador en reducción de peso, "por inercia rotacional, cada libra ahorrada en las ruedas equivale a unas 4 libras ahorradas en cualquier otra parte del coche". Señala que este atractivo permanece con vehículos eléctricos debido a su alto peso de batería y necesidad de compensar eso en otra parte del vehículo.

Otra pieza llamativa era un alerón CFRP con logotipos de Airbus, North Thin Ply Technology (NTPT), Decision SA, RUAG, École Polytechnique Fédérale de Lausanne y Universidad de Ciencias Aplicadas y Artes del Noroeste de Suiza. "NTPT nos pidió una resina epoxi que funcionara con su sistema de fabricación de preimpregnado de capa fina para un alerón demostrador de producción para aviones comerciales", relata Kyle Ingram, gerente de marketing aeroespacial de Huntsman. "Suministramos la formulación epoxi y NTPT produjo preimpregnado de fibra de carbono spread tow usando su método propietario. La pieza terminada demostró que se puede hacer una estructura de avión de tipo producción con preimpregnado de capa fina". Ingram añade que los costes de estructuras de preimpregnado de fibra de carbono convencionales siguen siendo demasiado altos para ser ampliamente adoptados en alas y fuselajes para aviones de pasillo único. "La capa fina ahora abre esta puerta, pero debes demostrar que puedes cumplir objetivos de coste y ritmo de producción".

CW también habló con el VP de innovación de Huntsman, David Hatrick, sobre la adquisición de Nanocomp Technologies por la empresa. "El proceso de integración de Nanocomp en Huntsman está casi completo", explica Hatrick. Señala que Huntsman ha priorizado desarrollo de la fibra de nanotubos de carbono (CNT) MIRALON de Nancomp Technologies en tres áreas principales:

• Sistemas de calefacción — sistemas conductivos y radiativos (p.ej., aplicaciones automotrices)
• Adhesivos conductivos
• Compuestos, incluyendo el programa de la NASA para desarrollar una "superfibra" de segunda generación, más alineada, con propiedades aún más altas que la fibra CNT MIRALON actual.

También hay tecnología usando lámina MIRALON como intercalado en laminados compuestos, pero Hatrick dice que no es alta prioridad. "Los equipos de I+D de Huntsman y Nanocomp han trabajado bien juntos", dice, "y tenemos hitos muy claros establecidos". Hatrick señala que el hecho de que la fibra MIRALON ofrezca tecnología CNT en forma fibrosa fue atractivo vs. trabajar con particulados. "Nuestra intención es encapsularla en resina o en forma laminada". Señala que Huntsman también trabaja con Haydale y materiales de grafeno. De nuevo, el enfoque será encapsular el grafeno, vendiéndolo ya mezclado en resina. "El reto es conseguir buena dispersión que sea estable durante la vida de la cadena de suministro", dice Hatrick. "Debes tener buen conocimiento del material y poder escalar en producción, y también poder ofrecer buen soporte de producto".