Processos fechados de fabricação de moldes
SMC (compostos para moldagem de chapas)
SMC ou Sheet Molding Compounds consiste na moldagem de uma resina termoestável geralmente reforçada com fibra de vidro na forma de fios cortados ou contínuos, obtendo-se a peça final através da polimerização da resina mediante aplicação de pressão e temperatura.
Este método de fabricação possui uma etapa preliminar na qual é criado o pré-impregnado que posteriormente será utilizado para confeccionar a peça final desejada. Este pré-processo baseia-se na utilização de mechas de fibra de vidro em cordões contínuos que são cortados em pedaços (cerca de 5cm) sobre uma camada de enchimento de resina transportada sobre um filme de polietileno. Posteriormente, uma vez que a camada inferior tenha todas as fibras distribuídas, outra camada de recheio de resina é colocada sobre a primeira, formando um sanduíche. Este sanduíche é compactado e enrolado em rolos de embalagem calibrados.
Os rolos pré-impregnados serão armazenados para permitir que a fibra assente na matriz termofixa.
As fibras de vidro podem apresentar-se não apenas como fibras cortadas, mas também há casos em que são utilizados fios contínuos ou como mistura de ambos (fios contínuos e fibras cortadas), neste último caso seriam obtidas as melhores propriedades mecânicas.
Por fim, os rolos de material compósito são levados a uma prensa, onde são cortados com a configuração adequada à peça a ser obtida e colocados em um molde metálico estanque e aquecido. Posteriormente, a prensa hidráulica é fechada e o SMC flui uniformemente sob pressão por todo o molde, formando o produto final.
As principais características são:
• - Boa estabilidade dimensional.
• - Excelente acabamento superficial em ambas as faces.
• - Boas propriedades de resistência mecânica.
• - Possibilidade de obtenção de geometrias complexas.
• - Alta capacidade de automação.
É um processo que, pela sua elevada capacidade de automatização, é utilizado principalmente na produção em grandes séries, sendo o automóvel o seu principal setor (capôs, painéis frontais...). Este fenômeno faz com que o SMC seja atualmente o método mais utilizado na fabricação de materiais compósitos com resinas termofixas.
Injeção
A infiltração de materiais compósitos por injeção utiliza a mesma tecnologia da moldagem por injeção de plástico tradicional. Mas, ao contrário da introdução apenas de um polímero (termoplástico ou termofixo) no molde, o polímero mais um reforço é introduzido.
As fibras mais utilizadas são vidro, carbono e aramida. Estes reforços afetam significativamente as propriedades mecânicas do material final. Mas por outro lado apresentam algumas desvantagens como:
• - Dificuldade em controlar o posicionamento das fibras na peça.
• - As fibras podem reduzir significativamente seu comprimento devido à ruptura com a rosca sem fim que alimenta o processo.
Pultrusão
É um processo automático muito versátil através do qual se obtêm perfis de secção constante.
É utilizada uma fibra incorporada em uma resina termoestável, que reage quando o calor é aplicado. O material é puxado (puxado) para evitar quebras e desalinhamento das fibras.
Através deste processo qualquer secção complexa pode ser produzida desde que a sua espessura seja constante. Além disso, devido à precisão da superfície do molde, obtêm-se acabamentos de alta qualidade.
No entanto, a velocidade do processo é relativamente baixa (3 m/min) em comparação com a velocidade de extrusão (30 m/min). Além disso, é muito difícil orientar as fibras em ângulos óptimos.
Descrição do processo:.
O processo de pultrusão consiste em várias etapas:
• - As fibras de reforço apresentam-se em forma de bobinas ou rolos para promover o fluxo contínuo do material.
• - São colocados em carretéis sobre eixos com rolamentos especiais para manter a tensão constante do fio durante o enrolamento.
• - Quando as fibras são direcionadas para o sistema de impregnação, elas passam por placas de alinhamento para evitar torções, nós ou danos aos reforços.
• - A chave de todo o processo de pultrusão é o molde. Deve alinhar as fibras e comprimi-las até a fração volumétrica desejada, garantindo a cura do material em um tempo relativamente curto.
• - Placas aquecidas são colocadas ao redor do molde para aquecer a peça e promover a reação de polimerização da resina. O parâmetro de controle mais importante é a temperatura interior do molde, que varia entre 100 °C e 150 °C.
• - No mecanismo de tração deve haver uma distância de pelo menos 3 metros entre ele e a saída para garantir o correto resfriamento do perfil por convecção natural ou forçada (por jato de água ou ar).
RTM (moldagem por transferência de resina)
É um processo de fabricação de molde fechado a baixa pressão. Pode ser resumido em cinco etapas:
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- O tecido de fibra seca é colocado no molde e este é fechado.
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- A resina é injetada no molde por meio de uma bomba.
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- A entrada de resina e a saída de ar estão vedadas.
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- Após um período de resfriamento, o molde é aberto e a peça retirada.
Devido à possibilidade de moldar as fibras a seco antes da injeção da resina, consegue-se uma melhor orientação das fibras, aumentando as propriedades mecânicas do material.
• - Processo de fabricação.
• - Materiais compósitos.
• - Usinagem de materiais compósitos.