Moldeado en sujetadores para piezas CFRP

FUENTE:CW En la feria JEC de París de este año, una de las exhibiciones del proyecto en el escaparate de Automotive World fue un sujetador moldeado desarrollado por Böllhoff Otalu (La Ravoire, Francia), la filial francesa del proveedor alemán de sujetadores Böllhoff (Bielefeld). Yann Bernard es el gerente de producto de Böllhoff IMTEC HR, que significa I n- M viejo TEC tecnología H R de alta mecánica Sujetador de resistencia. Explica que IMTEC HR se desarrolló con los departamentos de innovación de los fabricantes de equipos originales (OEM) de automoción. “Nos pidieron que trabajáramos en estructuras pesadas para alcanzar un alto nivel de rendimiento. Podemos fabricar piezas compuestas muy resistentes, pero el punto débil es el montaje. La necesidad era de ensamblajes totales, como asientos, que deben estar sujetos a un piso ”. Bernard señala que en las estructuras metálicas típicas, esto se logró utilizando un remache ciego o una tuerca soldada colocada en el piso. “Pero ahora los suelos pueden ser compuestos. Entonces, ¿cómo se fija a este tipo de estructura compuesta? "

El objetivo era un sujetador lo suficientemente fuerte para sujetar una pieza de material compuesto, pero también competitivo en costos y apto para producción de alto volumen. “La fijación a suelos metálicos se puede industrializar fácilmente mediante procesos totalmente robóticos”, dice Bernard. “Entonces, la idea de IMTEC HR fue una solución industrializada para materiales compuestos sin operaciones manuales ". Los sujetadores IMTEC HR pueden colocarse en el molde para una estructura de piso compuesto e integrarse durante el proceso de moldeo. Bernard cita a IMTEC HR como compatible con los procesos de moldeo termoendurecibles y termoplásticos, incluido el moldeo por transferencia de resina (RTM), el moldeo por compresión y el moldeo / sobremoldeo por inyección.

Para el moldeo por inyección, el sujetador se coloca primero de manera robótica sobre un pasador fijado en el molde. El pasador ubica el sujetador y protege las roscas dentro de él para que no se cubran con resina. A continuación, el material compuesto se coloca robóticamente en el molde. Se cierra el molde, se inyecta el plástico y se desmolda la pieza con cierre integrado.

Para el moldeo por compresión, el proceso es esencialmente el mismo excepto que el pasador es un “tapón” de plástico que se desatornilla y también sirve para empujar el material hacia un lado para insertar el sujetador en el material compuesto, eliminando así la necesidad de taladrar agujeros. Esto no solo ahorra tiempo, sino que evita cortar las fibras. La tapa del pasador nuevamente protege las roscas interiores durante el moldeado y se quita después de que se desmoldea la pieza.

“No hay operaciones adicionales una vez que se produce el piso”, señala Bernard. “Creemos que esta tecnología ayuda a fabricar pisos compuestos o cualquier otra pieza estructural con un costo de producción asequible. Repite el uso de remaches ciegos con pisos de metal porque el sujetador ya está allí en la parte compuesta moldeada. Ahora coloca el asiento con métodos estándar. Esto es igual al campo de juego porque las partes se pueden unir a un piso compuesto de la misma manera que a un piso de metal ”.

Para resistir la corrosión galvánica, IMTEC HR está disponible en acero cincado y en acero inoxidable, este último utilizado principalmente para plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). También están disponibles diferentes versiones de sujetadores, incluidos pernos (espárragos), tuercas y espaciadores. “También podemos cambiar el tamaño de los orificios y las dimensiones del sujetador para cumplir con requisitos específicos”, dice Bernard.

Forma especial para la absorción de energía

Le pregunté a Bernard sobre la forma de estos sujetadores y le expliqué que se parecían a otros que había visto, incluidos Big Head y Spida Fixings. Dijo que la forma recuerda pero diferente, desarrollada para permitir la liberación gradual de energía durante condiciones de choque. “Es lo suficientemente fuerte como para proporcionar un alto rendimiento mecánico, pero puede absorber energía en condiciones de prueba de choque para evitar fallas catastróficas por fragilidad”, explica. “Permite la deformación elástica y luego plástica sin romperse. Sin este comportamiento, el piso compuesto en el accesorio se deformaría y rompería o el sujetador metálico se rompería. Este fue un problema con la adaptación de sujetadores para estructuras compuestas ”.

Big Head (izquierda) y fijaciones Spida (derecha) sujetadores para composites.
FUENTE:Big Head y Spida Fixings.

Otro aspecto de la forma son los pétalos. “Están diseñados para incrustarse en el material compuesto durante el moldeo”, dice Bernard. "Debe diseñar este sujetador para que se incruste en la pieza y no se quede en el molde". También observa que la pestaña del sujetador está detrás de la pieza compuesta y no reduce el grosor de la sección de la pieza. "Esto es importante para lograr un sujetador incrustado mientras se mantiene la sección de la pieza, lo que le da propiedades estructurales".

Sujetador IMTEC HR de Böllhoff desarrollado para el proceso de moldeo se incrusta en la pieza compuesta sin reducir el espesor de la sección. FUENTE:Böllhoff.

Se ha desarrollado una versión especial de IMTEC® HR con Cetim que es compatible con la línea de producción QSP. Cetim es la organización de investigación francesa que ha desarrollado el Quilted Stratum Process (QSP) para la producción altamente automatizada de piezas compuestas.

Según un artículo publicado por Cetim, el sujetador IMTEC HR pendiente de patente desarrollado para QSP muestra un aumento del 30-75% en el rendimiento de tracción y una mejora del 60-75% en el rendimiento de cizallamiento traslapado en comparación con los sujetadores convencionales.