Laminados de Fibra Metálica Feitos pelo Processo VARTM

Langley Research Center, Hampton, Virgínia

Os laminados de fibra metálica (FMLs) são materiais multicomponentes que utilizam metais, fibras e resinas de matriz. A adaptação de suas propriedades é facilmente alcançável variando um ou mais desses componentes. Dois novos processos para a fabricação de FMLs usando moldagem por transferência de resina assistida a vácuo (VARTM) foram desenvolvidos.

FMLs típicos são preparados pelo empilhamento de camadas alternadas de folhas de metal e pré-impregnados de resina de fibra/matriz, seguido de consolidação em uma prensa ou autoclave. FMLs consistindo de folhas de alumínio e pré-impregnados de fibra de aramida/epóxi foram desenvolvidos pela primeira vez na década de 1980 e, em 1991, FMLs com fibras de vidro em vez de fibras de aramida foram introduzidos.

Os FMLs atualmente disponíveis comercialmente podem ser caros de produzir e o tamanho da peça é limitado devido ao pré-impregnado necessário e ao uso de uma autoclave ou prensa na consolidação. No entanto, a infusão de resina líquida em camadas de tecido seco apenas por pressão de vácuo para produzir materiais de alta qualidade provou ser um processo mais econômico para a preparação de compósitos. O VARTM utiliza um meio de distribuição de fluxo para permitir que a resina prossiga rapidamente na superfície ao longo do comprimento da peça, seguida pela infusão mais lenta através da espessura através da peça, diminuindo assim os tempos de infusão.

Um processo VARTM foi desenvolvido para FMLs que utiliza pequenos caminhos de fluxo nas camadas de metal para permitir a infusão de resina através da espessura. Os materiais produzidos por este processo são referidos como VARTMFML. Um segundo processo VARTM desenvolvido para FMLs utiliza tecidos porosos revestidos de metal para permitir a infusão através da espessura. Esses laminados são referidos como VARTMPCL. Para cada processo, muitas combinações de metal, fibra e resina podem ser selecionadas para adequar o material a aplicações específicas.

O processamento de VARTMFML envolve o empilhamento de camadas alternadas das folhas de metal contendo vias de fluxo de resina e tecido de reforço. A pré-forma de folha de metal/tecido é então infundida com uma resina por meio de um processo VARTM. O VARTMFML fornece boas propriedades mecânicas que podem ser otimizadas pela seleção adequada de folha de metal, fibra, resina e tamanho e distribuição dos caminhos.

O processamento do VARTMPCL requer primeiro a produção dos tecidos revestidos de metal. O tecido é revestido com uma camada de metal usando um processo de deposição de plasma acoplado indutivamente. A camada de metal produzida é porosa, de modo que as camadas de tecido revestidas de metal empilhadas podem ser infundidas para produzir novos FMLs. Pós metálicos são injetados axialmente em plasma inerte de argônio/hélio a baixas pressões. À medida que as partículas passam pelo plasma, elas se tornam gotículas parcialmente fundidas. Essas gotículas de metal atingem o tecido conforme recebido em baixa velocidade, esfriando rapidamente e formando uma ligação metal-tecido. A vantagem do VARTMPCL é provavelmente uma melhoria nas propriedades funcionais, incluindo condutividade elétrica (por exemplo, proteção contra raios) ou condutividade térmica (por exemplo, aquecimento para degelo) em relação ao compósito de matriz polimérica original.

Este trabalho foi realizado por BJ Jensen, RJ Cano, SJ Hales, BW Grimsley e ES Weiser do Langley Research Center; e JA Alexa da Lockheed Martin Engineering and Sciences. LAR-17165-1/485-1/-2

Este artigo apareceu pela primeira vez na edição de agosto de 2015 da NASA Tech Briefs Magazine.

Notícias