Asahi Kasei está trabajando para desarrollar una amplia línea de materiales de resina termoplástica compuesta para permitir que los componentes metálicos difíciles de manejar sean reemplazados por alternativas livianas basadas en resina. UD tape (cinta unidireccional, un material reforzado con fibra unidireccional) de Asahi Kasei es un material similar a una cinta que se forma alineando fibras de carbono en una sola dirección y luego impregnando las fibras de carbono con resina de poliamida. UD tape se puede soldar a otros materiales de resina termoplástica y, cuando se combina con la excelente flexibilidad de forma que ofrece el moldeo por inyección, se puede utilizar para fabricar estructuras de múltiples materiales. Estos reemplazos livianos a base de resina para componentes metálicos incluyen componentes que no se pueden producir mediante moldeo por inyección convencional debido a su resistencia y rigidez insuficientes.
UD tape cuenta con cuatro ventajas principales, todas ellas derivadas del uso de resinas de poliamida especializadas elegidas del amplio catálogo de plásticos de ingeniería de Asahi Kasei.
Propiedades mecánicas superiores, incluida resistencia específica y rigidez específica.
Las excelentes propiedades mecánicas de UD tape incluyen una excelente resistencia específica y rigidez específica. Estas propiedades hacen de UD tape un material ideal para alternativas ligeras basadas en resinas a los componentes metálicos en una amplia gama de sectores de productos: componentes automotrices, componentes electrónicos y eléctricos, componentes aeronáuticos, productos deportivos y de ocio, materiales de construcción y más.
Alta impregnación de resina de poliamida entre fibras de carbono
La resina de poliamida especializada que se utiliza en la cinta UD presenta una propiedad crucial: cuando se calienta más allá de su punto de fusión, alcanza un estado de viscosidad extremadamente baja, lo que le permite fluir libremente a través de los espacios entre las fibras de carbono para lograr una penetración completa. Esto produce un material en el que las fibras de carbono y la resina están compactadas en una estructura altamente monolítica, lo que maximiza el impacto de refuerzo de las fibras de carbono.
Fuerte adherencia
La resina de poliamida especializada utilizada en UD tape exhibe un comportamiento de fusión y solidificación controlado con precisión. Esto garantiza que, cuando se fabrican productos moldeados apilando varias capas de UD tape en una prensa de calor, las capas de UD tape se adhieran entre sí con gran resistencia. De manera similar, en los procesos de moldeo por inyección que involucran materiales calentados hasta el estado fundido en UD tape, la UD tape se adhiere firmemente a los materiales de moldeo por inyección.
Variación mínima en las propiedades del material tras la absorción de agua.
Una desventaja de las resinas de poliamida típicas es que sus propiedades materiales se degradan por la absorción de agua. La resina de poliamida especializada que se utiliza en la cinta UD se elige cuidadosamente para minimizar el grado de degradación.
Métodos de moldeo para UD tape
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Moldeo por prensado en caliente
Un método de moldeo común es el moldeo por prensado en caliente: se cortan múltiples copias de una forma deseada a partir de láminas de materia prima, se colocan una sobre otra en un molde, se calientan por encima de la temperatura de fusión de la cinta UD para obtener un estado fundido y luego se enfrían bajo presión aplicada para fusionar las capas de cinta en un componente moldeado monolítico.
Para reducir los tiempos de ciclo de moldeo por prensado en caliente, se puede preparar una placa moldeada separada de UD tape, calentarla mediante calentamiento por infrarrojos u otros métodos para ablandar el material y luego insertarla en un molde de prensa mantenido a alrededor de 80 °C para obtener un componente moldeado final.
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Moldeo por laminación
Otro método es el moldeo por capas, en el que UD tape se funde mediante calentamiento por láser mientras se fija a un componente. Esto permite aplicar la UD tape solo en las regiones y direcciones donde es necesario, lo que garantiza un uso eficiente de los recursos materiales.
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Moldeo por bobinado
El método conocido como moldeo por bobinado consiste en envolver UD tape alrededor de un eje giratorio mientras se calienta para fundir la cinta. Esto permite fabricar tubos, anillos y otras formas que son difíciles de lograr mediante moldeo por prensado.
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Moldeo híbrido (sobremoldeo)
El moldeo híbrido es una técnica en la que los cuerpos moldeados hechos de UD tape se colocan en moldes antes del moldeo por inyección, lo que produce componentes moldeados monolíticos reforzados estructuralmente. Esta es una forma eficaz de aumentar la resistencia de los productos moldeados.
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Componentes de moldeo a partir de cortes de cinta UD
Los cortes son fragmentos rectangulares de UD tape que se pueden cortar y moldear para formar componentes mediante moldeo por presión. Este método permite una gran flexibilidad de formas, lo que lo convierte en una herramienta poderosa para producir productos con formas tridimensionales complicadas. En particular, el uso de cortes de cinta aprovecha simultáneamente dos ventajas clave de UD tape (la contigüidad de las fibras de carbono que refuerzan la resistencia y la alta fluidez de la resina de poliamida especializada) para permitir la fabricación precisa de componentes complejos, incluidos productos con formas acanaladas y engranajes en miniatura con cuchillas de grano fino. Como ventaja adicional, la alta claridad de la resina base garantiza que los productos moldeados a partir de cortes de cinta tengan un aspecto especialmente atractivo.
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