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Dec 01, 2023

A Williams Advanced Engineering desenvolve duas tecnologias inovadoras de CFRP: 223 e Racetrak

A Williams Advanced Engineering desenvolveu um par de tecnologias inovadoras

A Williams Advanced Engineering desenvolveu um par de tecnologias inovadoras que prometem uma mudança radical na acessibilidade dos materiais compostos. Conhecidas como 223 e Racetrak, essas tecnologias oferecem desempenho comparável às soluções de compósitos existentes, mas com uma série de benefícios adicionais e a um custo que as coloca ao alcance das aplicações convencionais.

Estas não são simplesmente inovações de fabricação: são soluções de ponta a ponta, para toda a vida útil, que abordam todos os aspectos da fabricação, uso e reciclagem de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) e a maneira como suas propriedades podem permitir novas abordagens para projeto e fabricação de veículos.

CFRP é um material de grande promessa. Sua relação resistência/peso excepcionalmente alta, rigidez impressionante e excelente resistência à fadiga e ao meio ambiente o tornam uma escolha atraente para uma ampla variedade de indústrias e aplicações.

Isso é particularmente pertinente para a indústria automotiva, onde a redução de peso é vista como uma das principais ferramentas necessárias para atender às metas cada vez mais rigorosas de economia de combustível e emissões, além de oferecer suporte ao alcance exigido dos veículos elétricos. No entanto, as vantagens do CFRP se estendem a muitos setores, desde vagões ferroviários até turbinas eólicas.

Apesar desses benefícios atraentes e dos recentes avanços de processo das indústrias automotiva e aeroespacial, vários fatores impediram a adoção em massa do CFRP. O principal deles é o custo, com métodos tradicionais de produção de compósitos envolvendo materiais caros e longos tempos de processo.

Eles também incorrem em uma taxa de sucata relativamente alta (normalmente em torno de 30%), agravada pelos desafios de recuperar o carbono de sobras pré-impregnadas e de encontrar valor do material no final da vida útil do produto.

Esses desafios viram a aplicação do CRFP amplamente confinada a aplicações de nicho. No setor automotivo, por exemplo, uma estrutura de carroceria em branco produzida com técnicas tradicionais de compósitos é tipicamente cerca de 60% mais leve do que uma fabricada em aço, mas cerca de 20 vezes mais cara. Isso limitou sua aplicação a veículos de baixo volume/alto custo, ou onde o fabricante do veículo subsidia o processo como parte de seu aprendizado em torno de novas tecnologias.

As inovações da Williams Advanced Engineering visam enfrentar esses desafios para liberar os benefícios do CFRP.

O coração da inovação 223 é um processo radicalmente diferente (e, portanto, confidencial) para a integração da folha de reforço de fibra seca tecida com uma matriz de resina preparada separadamente.

O processo 223 foi concebido como um meio econômico de criar estruturas compostas tridimensionais a partir de uma forma bidimensional. É adequado para geometrias tipo caixa, como recipientes de bateria para veículos elétricos ou até mesmo monocoques de veículos completos.

O nome é derivado de uma das características definidoras do processo: enquanto os componentes compostos geralmente precisam ser dispostos em sua geometria final, 223 permite que a peça seja criada inicialmente como um componente bidimensional antes de ser dobrada em uma estrutura tridimensional.

Isso se presta a uma ampla gama de aplicações. Em particular, o 223 se adapta a estruturas que atualmente são montadas a partir de muitos componentes separados e onde o acesso para adaptação aumenta o tempo e o custo. Um bom exemplo é uma carroceria automotiva em branco, que normalmente consiste em cerca de 300 prensagens de metal, feitas com talvez 600 ferramentas diferentes; o capô de um veículo pode exigir quatro operações de prensagem diferentes. Usando 223, o número de prensagens pode ser reduzido para cerca de 50, todas criadas em uma única máquina com uma redução significativa no gasto de capital com ferramentas.

Uma economia de peso de cerca de 25 a 30% pode ser alcançada na carroceria de um carro em branco, em comparação com uma estrutura de liga de alumínio equivalente. Com 223, isso pode ser entregue em volumes maiores e a um custo menor do que uma solução composta tradicional. Onde for necessária menos resistência, economias de custo adicionais podem ser feitas especificando materiais de custo mais baixo, por exemplo, fibras de vidro, enquanto resinas alternativas podem ser especificadas para aumentar a tenacidade e a resistência ao calor.