A qualidade dos compósitos de tecido de fibra de carbono/policarbonato termoplástico após a termoformagem e desmoldagem tem sido objeto de considerável pesquisa, especialmente para aplicações em indústrias que utilizam moldes SMC e moldagem de compósitos. Esses compósitos são fundamentais em setores que utilizam moldes de compressão e moldes de fibra de carbono.

Este estudo investiga os efeitos dos parâmetros de termoformagem utilizando uma combinação de simulação de elementos finitos e o arranjo ortogonal de Taguchi. O modelo de simulação empregou uma abordagem discreta com um modelo micromecânico para descrever o comportamento de deformação do tecido de fibra de carbono, semelhante ao que se vê em moldes de termoformagem e ferramentas de compressão. Paralelamente, foi incorporado um modelo de resina para garantir simulações precisas. Essa abordagem foi validada por meio de testes de extensão de viés conduzidos a cinco temperaturas diferentes, fornecendo dados essenciais sobre o comportamento do material durante o processo de termoformagem, assim como processos que envolvem moldes BMC e moldes de prensagem.

Principais Parâmetros de Termoformagem

O estudo focou em três parâmetros chave de termoformagem, cada um com três níveis, semelhantes aos considerados em moldagem por compressão:

• Temperatura da Peça: Influencia a flexibilidade do material e sua capacidade de se conformar às formas do molde, crucial em ferramentas SMC e moldagem BMC.
• Temperatura do Molde: Afeta a adaptação da forma final e o acabamento superficial do compósito, impactando frequentemente moldes de termoformagem e moldes SymaLITE.
• Pressão de Fixação da Peça: Desempenha um papel crucial em manter o material no lugar e garantir uma moldagem consistente, essencial para moldes de compósitos, como moldes SMC e moldes de fibra de carbono.

O objetivo foi otimizar quatro fatores de qualidade importantes: ângulo de fibra incluído, ângulo de retorno elástico, adaptação à forma do molde e a deformação da peça em formato de U, semelhantes aos presentes em moldes termofixos e moldagem LFT. Ao ajustar os parâmetros de termoformagem, o estudo visava atingir a melhor combinação desses fatores em vários métodos de ferramentas de compósitos.

Resultados e Análise

A simulação de elementos finitos revelou que a curva de tensão-deslocamento obtida a partir dos testes de extensão de viés correspondeu de perto aos resultados simulados. Isso verificou a confiabilidade do método de elementos finitos discretos utilizado neste estudo, que tem paralelos com os processos de validação para moldagem SMC e ferramentas de prensagem.

Além disso, a análise do arranjo ortogonal de Taguchi identificou a pressão de fixação da peça como o parâmetro de processo dominante, assim como em moldes de compressão e ferramentas BMC. O valor ideal para a pressão de fixação foi identificado como 1,18 kPa, tornando-se o fator mais crítico no processo de termoformagem. A temperatura da peça foi o segundo fator mais influente, com uma faixa ideal de 160°C a 230°C. Curiosamente, a temperatura do molde teve um efeito relativamente menor na qualidade final do compósito, semelhante ao comportamento observado em moldes GMT e moldes D-LFT.

Configurações Ótimas de Termoformagem

O estudo recomendou as seguintes configurações ideais para a termoformagem de compósitos de tecido de fibra de carbono/policarbonato termoplástico:

• Pressão de Fixação da Peça: 1,18 kPa (crítica para moldes de compressão e moldes SMC)
• Temperatura da Peça: 230°C (relevante para ferramentas de termoformagem e moldes de compressão a quente)
• Temperatura do Molde: 190°C (benéfica para moldagem de compósitos e moldes de fibra de carbono)

Essas configurações resultaram nos resultados mais favoráveis para todos os quatro fatores de qualidade, indicando que o controle cuidadoso da pressão de fixação da peça e da temperatura é crucial para alcançar moldes de compósitos e moldes de termoformagem de alta qualidade.

Conclusão

Em resumo, os resultados deste estudo fornecem informações valiosas sobre os efeitos dos parâmetros de termoformagem em compósitos de tecido de fibra de carbono/policarbonato termoplástico. O estudo concluiu que a pressão de fixação da peça e a temperatura da peça são os dois fatores mais importantes, com a temperatura do molde desempenhando um papel secundário. Essas descobertas são essenciais para aqueles que trabalham com ferramentas de compósitos, ferramentas de termoformagem e moldes de compressão, fornecendo um caminho claro para a produção de compósitos de alta qualidade com ângulo de retorno elástico, ângulo de fibra incluído e adaptação à forma do molde desejáveis.