A Toray Industries do Japão desenvolveu uma tecnologia de moldagem integrada rápida para componentes de mobilidade de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP). Essa tecnologia envolve um núcleo leve e poroso de espuma reforçada com fibra de carbono (CFRF) com uma pele prepreg termoendurecível que oferece excelentes propriedades mecânicas.
Essa nova tecnologia possibilita moldar componentes de mobilidade CFRP, como tetos de carros, 10 vezes mais rápido do que uma configuração de moldagem em autoclave convencional. Além disso, a massa do componente é menos da metade da massa dos equivalentes de aço. A Toray pretende aumentar a P&D para acelerar a aplicação dessa tecnologia em peças de veículos elétricos, onde leveza e produção rápida são vitais.
Componentes de CFRP normalmente ensanduicham núcleos de espuma de uretano com películas pré-impregnadas termoendurecíveis. Aplicações comuns para essas estruturas leves e rígidas são grandes painéis para aeronaves, automóveis, navios e infraestrutura. Alguns têm pressionado por tempos de fabricação mais curtos para unir o núcleo de maneira ideal após moldá-lo à pele. Além disso, a eletrificação veicular tornou cada vez mais importante a redução do peso dos componentes para ampliar a autonomia dos modelos que utilizam baterias pesadas. Modalidades de transporte emergentes, como mobilidade aérea urbana e drones, também se beneficiam enormemente de materiais leves.
A nova tecnologia de moldagem integrada rápida da Toray possibilita a fabricação de grandes painéis em uma única injeção. Isso ocorre porque essa abordagem molda, molda e molda simultaneamente, e une o núcleo CFRF e a pele prepreg termofixa no mesmo molde.
Sincronizar a expansão do CFRF com o tempo de cura do prepreg é significativamente mais rápido do que com os processos convencionais. A resina termofixa prepreg penetra no CFRF poroso para unir a pele e os materiais do núcleo sem usar adesivos para uma estrutura de ligação altamente confiável. A tecnologia da Toray abre caminho para a produção rápida de grandes componentes CFRP.
CFRF é um material poroso patenteado. Sua resina aglutinante torna-se flexível com o aquecimento e simultaneamente se expande com a força restauradora das fibras de carbono. A rede tridimensional resultante de fibras curtas de carbono liga fortemente a resina aglutinante e as fibras de carbono.
O CFRF oferece resistência significativamente melhor, módulo de elasticidade e resistência ao impacto em comparação com materiais de núcleo convencionais. Sua baixa faixa de gravidade específica de 0,2–0,4 melhora o desempenho e ilumina as estruturas de sanduíche.
A Toray demonstrou seu conceito usando uma prensa para criar um grande painel de teto de automóvel (1,2 m de comprimento x 1,2 m de largura x 2,3 mm de espessura) em apenas cinco minutos, o que é 10 vezes mais rápido do que a abordagem convencional. A empresa avaliou rigidez, capacidade de revestimento, propriedades de isolamento acústico e outros aspectos práticos necessários para a produção de automóveis. Em todos os importantes testes de impacto de queda de peso, a Toray confirmou que a interface do núcleo da pele não delaminou e que a absorção de impacto é excelente.