Os compósitos termoplásticos de fibra de carbono combinam reforços de carbono de alta resistência com polímeros processáveis por fusão. No entanto, a combinação do formato de fibra correto com a resina correta - e a escolha da melhor rota de moldagem - pode ser decisiva para o desempenho da peça. Aqui está um guia conciso, ao estilo americano, dos cinco processos que estão atualmente em curso nas fábricas.

1. Produção de fita impregnada por fusão

Objetivo: criar fitas pré-impregnadas unidireccionais, totalmente humedecidas, para colocação automatizada.

Como funciona: os filamentos de fibra com tensão controlada passam por um banho de resina fundida e, em seguida, por matrizes aquecidas e rolos de corte que introduzem a resina em cada filamento. A chave é o espalhamento do filamento - filamentos mais largos e planos significam uma impregnação mais rápida e uniforme. As fitas acabadas são cortadas à largura e enroladas para utilização posterior.

2. Moldagem por extrusão-injeção

Ideal para: peças de grande volume e de fibra curta, como suportes, caixas e superfícies de desgaste.

Instantâneo do processo: fibra de carbono cortada, PA66 (ou outro nylon de alto desempenho), agentes de acoplamento e aditivos são misturados a seco, fundidos numa extrusora de rosca dupla, peletizados, secos e depois moldados por injeção. Atenção à janela de temperatura: se for demasiado baixa, a viscosidade dispara; se for demasiado alta, a resina comporta-se como um fluido newtoniano, não oferecendo mais nenhuma queda de viscosidade.

3. Moldagem por compressão

Ideal para: peças médias a grandes que necessitam de propriedades mecânicas equilibradas sem o custo de autoclaves.

Passos: empilhar folhas de pré-impregnados termoplásticos pré-cortados ou "organo-folhas" de fibra/resina num molde de metal adequado. Aquecer acima do ponto de fusão do polímero, aplicar pressão para espremer a resina através do leito de fibra, consolidar e, em seguida, arrefecer sob pressão. Resultado: laminados sem vazios com excelentes fracções de volume de fibra.

4. Impressão 3D FDM

Perfeito para: protótipos, gabaritos e estruturas complexas de treliça que a maquinagem não consegue tocar.

As impressoras de filamento fundido colocam camada a camada pérolas termoplásticas cheias de carbono. As peças saem dimensionalmente exactas, mas as saliências continuam a necessitar de suportes solúveis ou de rutura. Utilize filamentos de elevado reforço (≥30 wt % carbono) para maximizar a rigidez e manter o empeno baixo.

5. Colocação automatizada de fibras (AFP) e colocação de fita

Ponto de eleição da indústria: peles, longarinas e secções curvas da fuselagem da indústria aeroespacial.

As cabeças robóticas aquecem a fita ou o cabo termoplástico que está a entrar, um pouco acima da temperatura de fusão, colam-no ao substrato e aplicam imediatamente pressão de consolidação. Cada camada liga-se in-situ, aumentando a espessura sem necessidade de autoclave. O resultado: peças grandes e com contornos, com níveis de vazios e alinhamento de fibras de nível aeroespacial.