Tecnología de moldeo rápido CFRP 10 veces más rápido que las configuraciones convencionales

Stephen Moore | 06 de marzo de 2023

Toray Industries de Japón ha desarrollado una tecnología de moldeo integrado rápido para componentes de movilidad de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). Esta tecnología intercala un núcleo ligero y poroso de espuma reforzada con fibra de carbono (CFRF) con una piel preimpregnada termoendurecible que ofrece propiedades mecánicas excepcionales.

Esta nueva tecnología hace posible moldear componentes de movilidad de CFRP, como techos de automóviles, 10 veces más rápido que una configuración de moldeo en autoclave convencional. Además, la masa del componente es menos de la mitad que la de los homólogos de acero. Toray tiene la intención de promover la I+D para acelerar la aplicación de esta tecnología a las piezas de vehículos eléctricos, donde la ligereza y la producción rápida son vitales.

Los componentes de CFRP generalmente intercalan núcleos de espuma de uretano con revestimientos preimpregnados termoendurecibles. Las aplicaciones comunes para estas estructuras ligeras y rígidas son los paneles grandes para aviones, automóviles, barcos e infraestructura. Algunos han presionado por tiempos de fabricación más cortos para unir de manera óptima el núcleo después de darle forma a la piel. Además, la electrificación de los vehículos ha hecho que sea cada vez más importante reducir el peso de los componentes para ampliar la autonomía de los modelos que emplean baterías pesadas. Las modalidades de transporte emergentes, como la movilidad aérea urbana y los drones, también se beneficiarán enormemente de los materiales ligeros.

La nueva tecnología de moldeo integrado rápido de Toray hace posible fabricar paneles grandes en una sola toma de prensa. Esto se debe a que este enfoque da forma, termoendurece y moldea simultáneamente, y une el núcleo CFRF y la piel preimpregnada termoendurecible en el mismo molde.

Sincronizar la expansión del CFRF con el tiempo de curado del preimpregnado es significativamente más rápido que con los procesos convencionales. La resina termoendurecible preimpregnada penetra el CFRF poroso para unir la piel y los materiales del núcleo sin usar adhesivos para una estructura de unión altamente confiable. La tecnología de Toray allana el camino para la producción rápida de grandes componentes de CFRP.

CFRF es un material poroso patentado. Su resina aglutinante se vuelve flexible al calentarse y simultáneamente se expande con la fuerza restauradora de las fibras de carbono. La red tridimensional resultante de fibras de carbono cortas une fuertemente la resina aglutinante y las fibras de carbono.

CFRF ofrece una fuerza, módulo elástico y resistencia al impacto significativamente mejores en comparación con los materiales de núcleo convencionales. Su bajo rango de gravedad específica de 0,2 a 0,4 mejora el rendimiento y aligera las estructuras tipo sándwich.

Toray demostró su concepto mediante el uso de una máquina de prensado para crear un gran panel de techo de automóvil (1,2 m de largo x 1,2 m de ancho x 2,3 mm de espesor) en solo cinco minutos, que es 10 veces más rápido que el enfoque convencional. La empresa evaluó la rigidez, la capabilidad, las propiedades de aislamiento acústico y otros aspectos prácticos necesarios para la producción de automóviles. En las importantes pruebas de impacto de caída de peso, Toray confirmó que la interfaz del núcleo de la piel no se delaminaba y que la absorción de impactos es excelente.

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