Destacados CAMX 2018: Avances mayores en impresión 3D termofija

Impresión 3D termofija

CW ha informado ampliamente sobre impresión 3D de compuestos usando resinas termoplásticas. Pero en el último año, hemos visto crecimiento en impresión con resinas termofijas (y fibra continua, ver blog mayo 2018 y blog septiembre 2018). Esta tendencia parece preparada para mayor crecimiento, con Impresión Termofija a Gran Escala mostrada por Oak Ridge National Laboratory (ORNL) en las áreas de CAMX y premios ACE. Desarrollada en asociación con Magnum Venus Products (MVP), el sistema de impresión termofija a gran escala llamado THERMOBOT tiene un volumen de construcción de 16 x 8 x 3,4 pies. Al usar polímeros reactivos que entrecruzan completamente entre capas, la tecnología THERMOBOT afirma producir piezas impresas de mayor resistencia vs. las con capas termoplásticas parcialmente fundidas. El coste de materia prima se estima también 50% menor. Todas las pruebas hasta la fecha han usado sistemas viniléster de Polynt-Reichhold, basados en su Acuerdo de Investigación y Desarrollo Corporativo (CRADA) con ORNL.

Una estrategia para la tecnología THERMOBOT (ver imágenes arriba) es producir estructuras ligeras pero de alta carga mediante impresión de estructuras de panal de densidad variable que pueden adaptarse por aplicación. El resultado es impresión más rápida de estructuras de mayor resistencia que consumen menos material, tiempo, energía y coste vs. enfoques actuales. Esto puede también ofrecer la forma más rentable hasta ahora para actualizar estructuras de panal adaptadas a carga, un enfoque de diseño biónico introducido por Evolutionary Light Structure Engineering (ELiSE, ver blog 2016). MVP está persiguiendo un plan de comercialización y acoge consultas.

Moldes impresos en 3D iteran de nuevo

Polynt-Reichhold, en asociación con Cincinnati Inc. y TruDesign (Knoxville, TN, EE. UU.), mostró otro cambio de paso en moldes compuestos impresos en 3D. El avance mostrado en CAMX fue imprimir moldes no con una subestructura sólida, sino con un núcleo tipo celosía, que reduce tiempo de impresión, material y coste. La superficie real del molde se logra rociando la celosía impresa en 3D con TD Coat RT, un recubrimiento de alto espesor a temperatura ambiente en el que se mecanizan dimensiones finales y detalles. Este recubrimiento se aplica con equipamiento de pulverización MVP y está disponible comercialmente de TruDesign. Notablemente, une la superficie termofija al sustrato termoplástico impreso, sella la superficie para integridad de vacío y también maneja la diferencia significativa en coeficiente de expansión térmica (CTE) entre las direcciones de máquina y z del compuesto impreso —típicamente un ABS reforzado con 20% de fibra de carbono. De lo contrario, cambios de temperatura pueden causar cambios en la superficie del molde. Los segmentos de molde mostrados arriba fueron impresos por AES (Akron, OH, EE. UU.) usando una máquina BAAM de Cincinnati Inc.

L&L ofrece estructuras pultruidas para automoción

L&L Products, Inc. ha lanzado sus pultrusiones Sistemas Compuestos Continuos (CCS) usando resina poliuretano. Dirigidas a aplicaciones automotrices como faldones laterales y estructuras de choque, reemplazan estructuras metálicas tradicionales que requieren mamperlanes para rigidez necesaria, ofreciendo ligereza —75% menos masa que acero y 30% menos que aluminio— a precio económico. Perfiles de fibra continua incluyen CCS Set usando fibra de vidrio, CCS Híbrido usando mezcla personalizada de vidrio y carbono y CCS Extremo usando solo fibra de carbono. Estos compuestos también pueden combinarse con los conocidos adhesivos de L&L como parte de su procesamiento continuo, reduciendo aún más costes de fabricación y tiempo de entrega. Nota que los adhesivos de L&L también se usan para ayudar a mitigar problemas de ruido, vibración y dureza (NVH). Más allá de automoción, productos CCS también apuntan a tapas de spars de palas de turbinas eólicas, aplicaciones industriales y arquitectónicas.

L&L también mostró sus productos de retención de par TRI-seal de aislamiento para carrocerías automotrices multimaterial. Material sellador expandible se aumenta con esferas de Alúmina (Al₂O₃, u óxido de aluminio), que soportan fuerza de sujeción para retención de par mientras proporcionan aislamiento entre materiales disímiles para prevenir corrosión galvánica y sellado contra intrusión de agua, aire y polvo, todo a la vez. Ya sea unidos por calor para aplicaciones en seco o pegajosos para aplicaciones sensibles a presión, los productos TRI-seal pueden usarse en interfaces de materiales disímiles, uniones atornilladas/remachadas y bisagras de puertas/capó/portón trasero.

Owens Corning produce filamentos para impresión 3D

Los filamentos para impresión 3D XSTRAND han sido desarrollados usando fibras de vidrio picadas de la empresa y polímero poliamida 6 (PA 6 nailon) o polipropileno (PP). ¿Por qué fibra de vidrio? "Imprime mejor, con mejor acabado y tiene mejores propiedades vs. fibra de carbono picada porque diseñamos una solución optimizada compuesta por dimensionado de fibra optimizado para cada tipo de polímero", explica Jay Yang, experto en producto de Owens Corning. Señala que se requirió desarrollo significativo de producto y selección de materiales para desarrollar un sistema optimizado de polímero, fibras y dimensionado. "Esto no es trivial y requirió mucho trabajo de I+D durante dos años". Yang dice que más variantes de producto están en camino, incluyendo filamento usando polímeros de mayor temperatura y más especialidad.

Resina poliéster con Tg > 250°C

ATSP Innovations (Champaign, IL, EE. UU.) es una start-up de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign que ha desarrollado resinas de poliéster termofijo aromático (ATSP) Estherm. Esta nueva clase reportada de copoliésteres ofrece mayor rendimiento que un poliéster típico o resina epoxi de colocación húmeda promedio:

Resistencia a tracción: 95 MPa | Módulo de tracción: 4,2 GPa | Módulo de compresión: 4,9 GPa | Resistencia a compresión: 304 MPa

Sin embargo, también presume de mayor capacidad de temperatura (Tg > 250°C) vs. poliésteres y ésteres vinílicos, que máx. a 140°C y 160°C respectivamente, y epoxis que alcanzan temperatura máxima de servicio antes de 200°C. ATSP Innovations reporta que compuestos hechos con Estherm permiten estructuras portantes hasta Tg de 285°C. Esto está más en línea con sistemas de resina fenólica (148-260°C), bismaleimida (200-282°C) o poliamida (260-316°C). La compañía afirma beneficios adicionales incluyendo absorción de humedad muy baja, estabilidad oxidativa, fácil mecanizado (poco polvo), baja inflamabilidad sin rellenos (índice de oxígeno limitante de 40%, mayor que fenólico) y reciclabilidad similar a termoplásticos.

De hecho, similar al adhesivo epoxi reformable LF610 de L&L Products, cuando este copoliéster aromático termofijo se formula en adhesivo (marca Self-Bond), permite unión y desunión, cada una con calor y presión, que puede repetirse 50 veces sin pérdida de resistencia. ATSP Innovations explica que esto es posible debido a un proceso de unión en estado sólido llamado reacción de transesterificación entre cadenas. Estherm y Self-Bond son reportadamente soluciones drop-in, que pueden adaptarse a necesidades específicas de clientes y están disponibles en múltiples formas de producto. ATSP Innovations ha publicado investigación sobre procesamiento de los materiales en compuestos y como espumas, así como recubrimientos tribológicos y criogénicos. Los materiales han estado en desarrollo desde 2011 y ATSP Innovations recibió recientemente un seguimiento de Fase II de su proyecto SBIR Fase I patrocinado por NASA "Concepto de adhesión reversible para ensamblaje en el espacio".

IoT para curado en bolsa de vacío

Ruiz Aerospace (Laval, QC, Canadá) ha desarrollado TERVIA Hub, embebido con sensores y conectividad a internet, que permite recopilar datos de puertos de vacío conectados al hub e intercambiar esos datos vía wifi usando teléfono, tablet o PC. Las sondas recogen presión atmosférica, vacío, temperatura y humedad bajo la bolsa de vacío y comunican estos datos durante el curado a la Nube vía el TERVIA Hub. El sistema puede usarse para ejecutar pruebas automatizadas de tasa de fuga en utillajes y configuraciones de bolsa de vacío. También muestra y registra parámetros de fabricación durante todo el curado. El sistema también puede mostrar progreso de curado vs. una receta programada de tiempo y temperatura y enviar alarmas SMS/email cuando se cumplen parámetros de curado o se alcanza temperatura umbral. Actúa esencialmente como un sistema hot bonder sin el mecanismo de aplicación de calor. Sin embargo, a menos de 1.000 USD por el hub, 99 USD por tres sondas de vacío y una suscripción mensual de 39 USD para la licencia de software avanzado (también hay opciones gratuitas y más caras, personalizables), el coste total es mucho más asequible.

Esté atento a más blogs sobre nuevos desarrollos presentados en CAMX.