O objetivo é desenvolver metodologias para produzir uma gama de produtos dirigidos aos mercados de tubagens reforçadas, reservatórios de alta pressão, perfis para a construção e componentes para a indústria automóvel.
Este projecto foi apresentado no âmbito do sistema de incentivos à Investigação & Desenvolvimento Tecnológico, através de um projeto em co-promoção. Com um total de investimento elegível de 294 mil euros, correspondendo a um incentivo FEDER de 186 mil euros.
Síntese do Projeto
Este projeto, desenvolvido em parceria com a EXPORPLÁS, tem como objetivo desenvolver metodologias para produzir uma nova gama de produtos: semiprodutos compósitos de matriz termoplástica e fibras sintéticas dirigidos aos mercados emergentes das tubagens reforçadas, reservatórios de alta pressão, perfis para a construção e componentes para a indústria automóvel.
O fabrico deste novo produto passa por acrescentar um novo processo na linha de produção da EXPORPLÁS. Este projeto exige a realização de investigação experimental e industrial nas vertentes do produto e processo para determinar as novas formulações dos termoplásticos e novos métodos de produção. As formulações dos termoplásticos terão que ser ajustadas/investigadas à nova utilização (matriz num compósito) e às ferramentas de processo desenvolvidas.
Descrição
O fabrico deste novo produto passa por acrescentar um novo processo na linha de produção da Exporplás, a pultrusão. A pultrusão será acoplada ao processo de extrusão de termoplásticos atualmente realizada na empresa. Juntar estes dois processos corresponde a uma nova fase de combinação do material produzido atualmente pela Exporplás com uma fibra de reforço através da integração vertical. Esta integração vertical exige a realização de investigação experimental e industrial nas vertentes do produto e processo para determinar as novas formulações dos termoplásticos e novos métodos de produção. As formulações dos termoplásticos terão que ser ajustadas/investigadas à nova utilização (matriz num compósito) e a fieira de consolidação/arrefecimento na máquina de pultrusão desenvolvida.
Objetivos
O objetivo principal deste projeto é a produção de semiprodutos compósitos de matriz termoplástica e fibras sintéticas usando uma abordagem inovadora na tecnologia de produção, através da combinação dos processos de extrusão e pultrusão.
Uma das dificuldades do projeto consiste em integrar a tecnologia de extrusão na produção de perfis em material compósito fabricado por pultrusão. São de esperar dificuldades acrescidas na reformulação dos parâmetros de fabrico, assim como no desenvolvimento das novas fieiras adaptadas ao arrefecimento controlado da matriz.
Esta nova tecnologia a ser desenvolvida tem em conta a redução das perdas de energia atualmente existentes no processo de pultrusão de perfis compósitos de matriz termoplástica em que é necessário fundir e arrefecer a matriz, assim como diminuir drasticamente os desperdícios de polímero pelo aumento da superfície de contacto (nos canais e câmara de combinação) entre os filamentos de matriz e da fibra de reforço.
Metas
A principal é a obtenção de um semi-produto compósito que permita demonstrar a viabilidade tecnológica da sua implementação no mercado. Para atingir esta meta será necessário alcançar outra importante que é o acoplar eficiente e otimizada de dois processos industriais: a extrusão e a pultrusão, através do desenvolvimento de ferramentas e componentes inovadores.
Resultados
Os principais resultados do projecto são:
- Criação de semiproduto em material compósito;
- Metodologia para produção usando uma nova tecnologia extrusão+pultrusão.
Desenvolvimentos Técnicos e Tecnológicos
O sucesso do Projeto de desenvolvimento de semiproduto compósito de matriz termoplástica e fibras sintéticas dirigido aos mercados das tubagens reforçadas, reservatórios de alta pressão, perfis para a construção e componentes para a indústria automóvel irá permitir à Exporplás evoluir em três áreas fundamentais:
- Desenvolvimento da equipa técnica da empresa;
- Colocação no Mercado Nacional e Internacional de um produto de grande valor acrescentado;
- Desenvolvimento da vertente industrial da empresa
O resultado final do projeto posicionará a Exporplás num lugar privilegiado e estratégico dentro do mercado de desenvolvimento de produto e inovação.
O sucesso deste projeto irá permitir ao INEGI endogeneizar conhecimento em 3 áreas tecnológicas principais:
- Tecnologias da produção: extrusão de termoplásticos e pultrusão de termoplásticos
- Engenharia dos materiais: compósitos de matriz termoplástica
- Projeto mecânico: novos componentes e ferramentas para equipamentos de processamento/caracterização de compósitos termoplásticos
Saiba qual o estado da arte da pultrusão de perfis reforçados com fibra
A pultrusão é uma técnica de processamento contínuo que pode ser utilizado para manufaturar produtos de secção constante, com matriz termo endurecível ou termoplástica, reforçados com fibras longas. O processo é caracterizado pela reduzida mão-de-obra necessária e pela eficiente conversão de elevada quantidade de matéria-prima no fabrico de perfis de geometria constante a um custo atrativo e de qualidade consistente. Os perfis produzidos não necessitam de um segundo acabamento de corte ou pintura.
O princípio básico de funcionamento da pultrusão consiste na utilização de fios contínuos de fibra (rovings) como reforço, juntamente com os quais podem ser inseridas camadas de reforço em forma de tecidos ou mantas. O reforço é puxado em movimento progressivo passando por um primeiro sistema de guiamento que promove um pré-ordenamento deste, sendo de seguida combinado com uma matriz.
O mecanismo de puxo da pultrusão é constituído normalmente por dois carros equipados com macacos pneumáticos, responsáveis por toda a movimentação do processo, transportando o perfil desde a fieira até uma serra diamantada que corta o perfil no comprimento especificado (pellets). A velocidade de produção de um perfil, que pode variar entre valores desde os 0.3m a 2m por minuto, é função da temperatura da fieira e velocidade de alimentação da matriz polimérica - neste projeto o polímero será alimentado por uma extrusora, que promove o amolecimento da matriz termoplástica, que se encontra acoplada ao sistema de pultrusão - da geometria do perfil e das características do polímero.
A pultrusão é uma tecnologia que está em grande expansão podendo ser encontrada em aplicações destes perfis no reforço de pedras de granito para bancas de cozinhas, na indústria elétrica em separadores no bobinado de transformadores, nos postos de iluminação elétrica, no reforço de pontes e estruturas em betão, em escadas e guarda corpos das estações de tratamento de águas, no reforço do chassis do trem de comboios, desportos de competição, entre outros.
- Vantagens
O processo adquiriu o seu estado de maturidade, no fabrico de perfis compósitos com matriz termoendurecível, sendo atualmente praticado em todo o mundo. O futuro dos perfis pultrudidos é promissor e novos sectores de mercado estão a demonstrar recetividade a este tipo de produtos em substituição de materiais tradicionais, tais como aço inoxidável, madeira e alumínio. Por estas razões, alguns estudos de desenvolvimento de novas técnicas e novos materiais têm sido feitos na área da pultrusão. A aplicação deste processo a matrizes termoplásticas, ao invés das comuns matrizes termoendurecíveis, tem sido objeto de estudo. Os materiais termoplásticos são, na sua essência, materiais facilmente recicláveis, e, numa altura em que nos deparamos com a necessidade de políticas de sustentabilidade, este tipo de materiais torna-se preferível aos de matriz termoendurecível. Outra vantagem na utilização de matrizes termoplásticas, em contraponto ao uso das matrizes termoendurecíveis, é o facto de o processo de fabrico de perfis em material compósito por pultrusão apresentar o grave problema de não conseguir respeitar a recente legislação comunitária referente aos teores máximos de emissão de monoestireno para a atmosfera.
Ficha Síntese
FIBERPLAS - Produção de semiprodutos compósitos de matriz termoplástica e fibras sintéticas
Principais estratégias:
- Alargamento da gama de bens ou serviço
- Entrada em novos mercados ou aumento da quota de mercado
Áreas:
- Engenharia Mecânica
- Tecnologias dos Materiais
- Engenharia Química