RWTH Aachen desenvolve processo de enrolamento por tração assistido por indução para produção de tubos termoplásticos

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores do Instituto de Tecnologia Têxtil (ITA) da Universidade Técnica de Aachen, na Alemanha, desenvolveram um processo de enrolamento por tração assistido por indução para a produção contínua de tubos de compósitos termoplásticos. O processo combina enrolamento de fibras com tecnologia de consolidação online, utilizando fios mistos termoplásticos reforçados com fibra de carbono, permitindo fabricar componentes tubulares leves com estrutura de fibra personalizada e alta rigidez torcional.

Em comparação com os processos termofixos tradicionais, esta tecnologia apresenta vantagens em potencial de automação, tempo de ciclo, soldabilidade e reciclabilidade. O aquecimento por indução proporciona uma entrada de energia eficiente e localizada, suportando integração compacta do processo e produção em escala. O processo é particularmente adequado para aplicações que exigem estruturas tubulares reforçadas com fibras e compatíveis com matriz termoplástica, com usos potenciais incluindo sistemas móveis leves, suportes industriais e estruturas modulares que necessitam de produção automatizada escalável.

Os tubos de compósitos tradicionais são geralmente fabricados com reforços trançados, o que gera pontos de cruzamento de fibras que podem causar concentrações de tensão localizadas. O enrolamento de fibras evita esses picos de tensão causados pelos cruzamentos, permitindo a colocação contínua de fibras e orientação direcionada para requisitos de carga torcional. O processo de enrolamento por tração combina o princípio de pultrusão contínua com enrolamento controlado de fibras: os fios mistos são enrolados em ângulos específicos em torno de um mandril móvel, formando uma estrutura de caminho de carga capaz de transmitir simultaneamente cargas de flexão e torção. Ajustando o ângulo de enrolamento, a resposta estrutural pode ser personalizada de acordo com a aplicação alvo. Combinado com a matriz termoplástica, o processo permite ciclos curtos, juntas soldáveis, tolerância a danos melhorada e reciclabilidade, suportando estruturas leves eficientes e reparáveis.

Um desafio central na fabricação de compósitos termoplásticos é a introdução eficiente de energia térmica, pois a viscosidade da matriz termoplástica é muito superior à da matriz termofixa. Para resolver este problema, o ITA, em colaboração com a IFF GmbH, desenvolveu um conceito de molde assistido por indução para a consolidação contínua de perfis termoplásticos enrolados. No processo, os fios mistos de PA6 reforçados com fibra de carbono são aquecidos diretamente por indução eletromagnética dentro do molde, e o calor gerado funde a matriz, permitindo impregnação e consolidação em um ambiente de fabricação contínua. Esta pesquisa baseia-se em desenvolvimentos anteriores do ITA da RWTH Aachen em enrolamento por tração assistido por indução de tubos de compósitos termoplásticos.