Manufatura Aditiva de Compósitos Termoplásticos

A maior peça única de termoplástico construída até hoje é uma peça de fuselagem de avião de 8,5 metros de comprimento e faz parte do Projeto STUNNING.

Demonstrador de Fuselagem Multifuncional (MFFD)

É perceptível que o mundo todo passa por uma crise climática e as empresas e profissionais mais sensatos pensam em formas de reduzir a pegada de carbono de seus produtos e suas operações.

Entendendo esse contexto, a União Europeia criou o programa Clear Sky 2, que inclui o desenvolvimento de um Demonstrador de Fuselagem Multifuncional (MFFD).

Esse projeto consiste em alterar completamente o processo e até o material que os aviões são feitos, trocando o alumínio aeronáutico por compósitos de fibra de carbono de alto desempenho.

A ideia é otimizar a estrutura, aumentar a razão resistência/massa da peça e consequentemente reduzir a pegada de carbono e as emissões de CO2 e NOX.

É isso mesmo: ao contrário do que muita gente pensa, os plásticos podem ajudar, e muito, a reduzir o impacto da vida humana no meio ambiente

Inclusive criei um ebook sobre Sustentabilidade no Projeto de Peças Plásticas com 3 formas práticas de reduzir o impacto ambiental usando esse tipo de material.

Compósitos Termoplásticos e o Projeto STUNNING

Maior peça única termoplástica já criada (com 8,5 metros de comprimento), produzida por manufatura aditiva de compósitos termoplásticos e faz parte do projeto STUNNING da Royal NLR

O projeto da Royal NLR (centro aeroespacial da Holanda) desenvolvido em parceria com outras organizações e inspirado no MFFD foi chamado de STUNNING.

Nesse projeto eles estão usando termoplástico como matriz do compósito. E confesso que eu duvidei um pouco no começo, porque normalmente são utilizados termofixos, como epóxi, para essa aplicação.

Mas ultimamente até pás de turbinas eólicas estão usando termoplásticos reciclados como matriz do compósito.

No caso do STUNNING optaram pelos termoplásticos justamente pela rapidez e eficiência da adesão entre as peças, o que facilita também a manutenção e possíveis retrabalhos, e ainda elimina a necessidade de rebites entre as placas.

Máquinas de Deposição de Fibras Automatizada (AFP)

O que chamou minha atenção foi a máquina usada para criar a maior peça única de termoplástico construída até hoje (com 8,5 metros).

Se trata de uma máquina de AFP (deposição de fibras automatizada), que é um processo de manufatura aditiva de compósitos termoplásticos.

Essas máquinas são fabricadas pela empresa Electroimpact.

Elas depositam o compósito aquecido sobre o molde e posteriormente sobre as camadas anteriores de uma forma totalmente automatizada e muito rápida.

Manufatura Aditiva de Compósitos Termoplásticos com a SCRAM

O que me deixou realmente impressionado foi uma máquina de AFP da Electroimpact que pode fabricar até a ferramenta (o molde) onde o compósito é depositado para tomar forma.

Ela foi batizada como SCRAM (Scalable Composite Robotic Additive Manufacturing).

De uma forma “simples” a SCRAM é um braço robótico de 6 eixos com um cabeçote de AFP com impressora 3D FDM e um spindle de usinagem.

Primeiro é feito o molde com um filamento termoplástico e a própria máquina retorna dando um passo de usinagem para melhorar o acabamento do molde, que é essencial para peças que entram um contato com fluidos em alta velocidade.

Depois a SCRAM faz a deposição do compósito na melhor direção possível! Já que tem 6 eixos o projetista pode escolher a direção ótima das fibras para que a peça final tenha uma resistência ótima!

E ainda, por fim, pode ser adicionada uma nova camada de termoplástico de engenharia sobre o compósito, para aumentar a resistência e melhorar o acabamento.

Entre os materiais disponíveis para a fabricação estão: PAEK, PEEK, PEKK, PA12, ABS, termoplásticos solúveis em água, além de fibras de carbono, vidro e boro.

Lembrando que a SCRAM ainda pode usar matéria-prima em pellets ao invés de filamento para reduzir ainda mais os custos de operação.

Projetando Peças com Compósitos Termoplásticos

Obviamente o projeto desse tipo de peça com matérias-primas que ainda são desconhecidas por grande parte dos profissionais de engenharia e design, pode ser bastante complicado.

Mas você pode trilhar esse caminho pouco explorado com a ajuda e experiência de quem domina o assunto.

Essa é a proposta do Curso Projeto de Peças Plásticas: tornar projetistas, designer e engenheiros em Mestres do Projeto de Peças Plásticas!