BRPI0809499A2 - Processo de fabricação por moldagem de uma peça compósita termoplástica - Google Patents

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Maurice Guitton
Claude Baril
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Description

PROCESSO DE FABRICAÇÃO POR MOLDAGEM DE UMA PEÇA COMPÓSITA
TERMOPLÁSTICA
A presente invenção tem por objeto um processo de fabricação por moldagem de uma peça compósita termoplástica 5 A presente invenção tem nomeadamente por objetivo
permitir a fabricação de peças compósitas de formas complexas, e que apresentam partes ou zonas que devem responder a diferentes tensões.
Conhecem-se já processos de moldagem de uma peça 10 compósita termoplástica, destinados a pôr em forma um material compósito constituído de fibras encastradas numa matriz termoplástica. As fibras podem ser de diferentes naturezas, por exemplo, de vidro, de carbono ou fibras aramidas, enquanto a matriz é, por exemplo, do tipo epóxido 15 ou fenólico ou outro.
Os processos conhecidos são, por exemplo, os descritos nos documentos EP 0 916 477 e EP 1 382 436. 0 primeiro refere-se a um processo de moldagem de uma peça de material compósito a partir de uma manta não tecida de fibras 20 encastradas numa matriz termoendurecível ou termoplástica, onde a referida manta é, previamente à moldagem, recortada numa multiplicidade de elementos retangulares que são arranjados depois tridimensionalmente.
0 arranjo tridimensional permite obter uma orientação 25 preferida das fibras, que apresentam um comprimento compreendido entre 50 e 100 mm, numa zona definida da peça obtida, de maneira a favorecer a resistência desta zona destinada a estar submetida a um esforço particular, resistência limitada por força de uma utilização de fibras 30 descontínuas. 0 inconveniente de tal processo reside no que a aplicação do arranjo tridimensional fica uma operação delicada e dispendiosa durante a aplicação, e que é difícil obter uma peça compósita que compreende várias zonas susceptíveis de ser submetidas a esforços de direções 5 diferentes, e de ter um bom controlo das orientações de fibras predefinidas inicialmente à concepção e o dimensionamento das peças a realizar.
0 segundo refere-se a um processo de moldagem de uma peça de material compósito que consiste em colocar num 10 molde um empilhamento de camadas colhidas numa manta de fibras encastradas numa matriz termoendurecível ou termoplástica, e arranjadas segundo direções preferenciais das referidas fibras, e depois em submeter aquele molde a condições particulares de pressão e de temperatura.
Este processo permite obter peças compósitas de uma
grande resistência e de uma grande homogeneidade, com um bom controlo das orientações de fibras no caso de peças de geometria simples, mas no caso de geometria complexa, este processo não permite garantir totalmente as orientações de 20 fibras predefinidas inicialmente à atividade de concepção de peças a moldar, ficando estas orientações diretamente ligadas ao dimensionamento destas peças aptas para resistir a múltiplas tensões.
Conhece-se igualmente pelo documento EP 0 255 315 um 25 processo de fabricação de folhas laminadas em matéria termoplástica reforçada, que têm camadas cujas propriedades de elasticidade e/ou grau de reforço são diferentes, e destinadas a ser utilizadas numa operação de moldagem. Tal processo não permite resolver o problema da fabricação de
3 0 peças complexas. Conhece-se igualmente pelo documento EP 1 151 850 um processo de fabricação de peças em matéria compósita reforçada. Este processo propõe fabricar uma peça por montagem de placas estratifiçadas pré-formadas, depois 5 montar estas placas pré-formadas e ligá-las por uma operação de aquecimento sob pressão para realizar uma junta a entalhes. Além do fato que é reservado ao tratamento dos materiais semi-rígidos a resina termoendurecível, este processo não permite resolver o problema da fabricação de 10 peças de formas complexas, ou seja, outras que aquelas que vêm da montagem de placas deformadas, e que apresentam partes ou zonas que devem responder a diferentes tensões.
A presente invenção tem por objetivo propôr um processo de fabricação por moldagem de uma peça compósita termoplástica que permite remediar aos diversos inconvenientes supracitados.
O processo de fabricação por moldagem de uma peça compósita termoplástica de acordo com a invenção caracteriza-se por consistir em:
- realizar uma parte da referida peça compósita,
através de um processo de moldagem que consiste em colocar num molde um material compósito constituído de fibras encastradas numa matriz termoplástica, arranjando ao mesmo tempo o referido material de modo que as fibras que 25 comporta sejam orientadas segundo uma ou várias direções preferenciais, submeter depois aquele molde a condições particulares de pressão e de temperatura,
- realizar pelo menos uma segunda parte da referida peça compósita, através de um processo de moldagem que
3 0 consiste em colocar num molde seja um material compósito constituído de fibras encastradas constituído numa matriz termoplástica, arranjando ao mesmo tempo o referido material de modo que as fibras que comporta sejam orientadas segundo uma ou várias direções preferenciais, 5 seja um material constituído da referida matriz termoplástica, depois em submeter o referido molde a condições particulares de pressão e de temperatura, sabendo que para cada uma das diferentes partes as fibras, quando contem umas, são susceptíveis de ser de naturezas e 10 dimensões diferentes, e orientadas diferentemente, bem como em proporções diferentes, enquanto a matriz termoplástica e a do material utilizado para fabricar a primeira parte são idênticas ou compatíveis,
montar depois as diferentes partes obtidas, introduzi-Ias num molde, e depois submeter este último a condições particulares de pressão e de temperatura.
O processo segundo a invenção permite assim obter uma peça compósita que vem da montagem de várias partes cada uma pré-consolidada por uma operação de moldagem.
A implantação das partes pré-consolidadas permite
obter um controlo otimizado das posições e orientações das fibras de reforço.
É possível utilizar fibras diferentes para cada uma das partes, com, contudo a obrigação de utilizar uma matriz termoplástica idêntica ou compatível para poder realizar as múltiplas consolidações.
A natureza e as dimensões das fibras utilizadas, bem como a sua proporção no material compósito, uma parte de uma peça são escolhidas de acordo com as necessidades às
3 0 quais deve responder aquela parte, nomeadamente, por exemplo, necessidade de resistência à abrasão, ao impacto, necessidade de rigidez, ou de condutibilidade elétrica ou térmica.
Assim, segundo o processo, pode-se, entre outros, escolher para moldar üma ou outra das partes da peça compósita a realizar, um material compósito constituído de fibras condutoras eletricamente e/ou de fibras condutoras termicamente.
Segundo uma característica adicional do processo segundo a invenção, as condições particulares de pressão consistem em condições de alta pressão.
Segundo outra característica adicional do processo segundo a invenção, a alta pressão consiste numa pressão compreendida entre 5 e 20 MPa.
Segundo outra característica adicional do processo
segundo a invenção, as condições particulares de temperatura consistem numa temperatura de aquecimento compreendida entre 125 e 135°C.
As vantagens e as características do processo segundo a invenção surgirão mais claramente da descrição que segue e que se refere ao desenho anexado, o qual representa um modo de realização não limitativo.
No desenho anexado:
- a figura 1 representa uma vista esquemática que ilustra uma fase de fabricação de uma peça compósita
através do processo segundo a invenção
- a figura 2 representa uma vista esquemática que ilustra outra fase de fabricação da mesma peça.
Em referência à figura 1, pode-se ver três elementos 1,
3 0 2 e 3 em material compósito, cada um fabricado segundo um processo de moldagem que consiste em colocar num molde um material compósito constituído de fibras encastradas numa matriz termoplástica, arranjando ao mesmo tempo o referido material de modo que as fibras que comporta sejam 5 orientadas segundo uma ou várias direções preferenciais, e depois submeter o referido molde a condições particulares de pressão e de temperatura.
Cada um dos elementos é fabricado e consolidado, e apresenta certas especificidades por força da natureza e 10 das dimensões das fibras contidas no material compósito utilizado, mas igualmente segundo a orientação dada às mencionadas fibras durante a colocação do material compósito no molde.
Em referência agora à figura 2, pode-se ver que três 15 elementos 1, 2 e 3 são montados para estar introduzidos num molde e para submeter depois este último a condições particulares de pressão e de temperatura, de modo a obter ao final, após consolidação, uma peça P cujas partes apresentam diferentes especificidades.
2 0 De maneira vantajosa, as matrizes termoplásticas
utilizadas são completamente recicláveis e permitem ser consolidadas várias vezes, o que não é possível, por exemplo, com as resinas termoendurecíveis.
Igualmente de maneira vantajosa, o processo é 25 realizado com materiais secos que favorecem a colocação ótima das fibras numa estrutura. Estes materiais podem estar pré-formados e pré-soldados nuns sectores para uma boa retenção da geometria, e depois consolidados ou reconsolidados à boa forma.

Claims (6)

1. Processo de fabricação por moldagem de uma peça compósita termoplástica, caracterizado por consistir em: realizar uma parte da referida peça compósita, através de um processo de moldagem que consiste em colocar num molde um material compósito constituído de fibras encastradas numa matriz termoplástica, arranjando ao mesmo tempo o referido material de modo que as fibras que comporta sejam orientadas segundo uma ou várias direções preferenciais, submeter depois aquele molde a condições particulares de pressão e de temperatura, - realizar pelo menos uma segunda parte da referida peça compósita, através de um processo de moldagem que consiste em colocar num molde seja um material compósito constituído de fibras encastradas constituído numa matriz termoplástica, arranjando ao mesmo tempo o referido material de modo que as fibras que comporta sejam orientadas segundo uma ou várias direções preferenciais, seja um material constituído da referida matriz termoplástica, depois em submeter o referido molde a condições particulares de pressão e de temperatura, sabendo que para cada uma das diferentes partes as fibras, quando contem umas, são susceptíveis de ser de naturezas e dimensões diferentes, e orientadas diferentemente, bem como em proporções diferentes, enquanto a matriz termoplástica e a do material utilizado para fabricar a primeira parte são idênticas ou compatíveis, montar depois as diferentes partes obtidas, introduzi-Ias num molde, e depois submeter este último a condições particulares de pressão e de temperatura.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por escolher-se, para moldar uma ou outra das partes da peça compósita a realizar, um material compósito constituído de fibras condutoras eletricamente.
3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por escolher-se, para moldar uma ou outra das partes da peça compósita a realizar, um material compósito constituído de fibras condutoras termicamente.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por as condições particulares de pressão consistirem em condições de alta pressão.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a alta pressão consistir numa pressão compreendida entre 5 e 20 MPa.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado por as condições particulares de temperatura consistirem numa temperatura de aquecimento compreendida entre 125 e 135°C.
BRPI0809499-3A 2007-03-29 2008-03-28 Processo de fabricação por moldagem de uma peça compósita termoplástica BRPI0809499A2 (pt)

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