Plásticos de alta tecnologia para aplicações de peso reduzido. Dr. Martin Wanders LANXESS

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1 Plásticos de alta tecnologia para aplicações de peso reduzido Dr. Martin Wanders LANXESS LANXESS Tech Series, 24 de maio de 2012

2 Motivação Redução de peso em automóveis Os recursos são limitados As emissões de CO 2 são prejudiciais ao meio-ambiente As emissões de CO 2 precisam ser reduzidas Fatores envolvidos: - Fricção/resistência ao rolamento - Resistência aerodinâmica - Peso - Os plásticos são Pocan leves Plásticos salvam PBT o meio-ambiente! e Blends 2

3 Desenvolvimento de produtos e aplicações globais (GPAD) para promover a inovação Perfil do GPAD Atividades e serviços de desenvolvimento personalizados Posicionamento e rede globais Nº de pessoas (2012): 125 Departamentos - Desenvolvimento de produtos - Centro de testes de P&D - Desenvolvimento de aplicações - Serviços de engenharia para clientes Dormagen, Alemanha Wuxi, China Pitsburgo, EUA Hong Kong, China Mumbai, Índia São Paulo, Brasil Centro de desenvolvimento de produtos e aplicações de HPM 3

4 Programas de inovação com foco em megatendências Aplicações sob o capô e do Estruturas Aplicações grupo propulsor Mobilidade elétrica leves Produtos Aplicações de Aplicações de E / E verdes extrusão caminhões Mobilidade Urbanização O Verde como tendência subjacente 4

5 Agenda Tecnologia híbrida plástico/metal Tecnologia de compósitos CAE Simulação integrativa para compósitos de termoplásticos Campos de aplicação 5

6 Tecnologia híbrida plástico/metal (PMH) O princípio Deformação ou ondulação de estruturas leves devido à pequena espessura da parede F1 Reforço da estrutura com pequenas forças realizadas por nervuras de plástico F 2 Chapa de metal F plástico F plástico Suporte F 2 >> F 1 Os plásticos de alta tecnologia mantêm o metal em forma 6

7 Passado e presente Híbrido de plástico metal Vantagens em relação a soluções de metal puro 10-50% redução de peso 10-40% redução de custo Grande integração de funções com redução de etapas do processo Maior precisão e qualidade Maior capacidade de carga Audi A Ford Focus 1998 VW Polo 2001 BMW X Mercedes Benz A 2004 Audi TT 2006 KIA Carens 2006 Hyundai Avant 2006 Audi A B-Klasse 2012 Seleção Benefícios adicionais Adequado para revestimento eletrostático Facilidade na reciclagem Sem mudanças na montagem Mais de 70 aplicações e 50 milhões de peças fabricadas 7

8 Desenvolvimentos atuais Cooperação entre indústrias Tecnologia atual Soldagem por travamento positivo Nova tecnologia Soldagem por adesivo Metal Metal Polímero Polímero Primer / cola Botão moldado Expectativas: aumento do desempenho neutro de peso correspondente a ~ 30% de redução de peso em relação ao PMH padrão 8

9 % LANXESS Desenvolvimento de produtos para soluções leves Desenvolvimento de características de produtos BKV 30 GF30 Fluidez BKV 30EF GF30 Resistência à tração BKV 30XF GF30 Rigidez DP BKV 60EF GF60 Compostos de PA ou PBT Caixa altamente para visual reforçados Exemplos - Durethan DP BKV 60EF (60% GF) - Pocan T3150 XF (55% GF) Alto módulo (HM) Alta resistência Resinas com baixa viscosidade permitem a incorporação de grandes quantidades de fibra Ideal para soluções leves 9

10 Exemplo Alojamento do estepe do Audi A8: grades de alto módulo com tecnologia de injeção por gás (GIT) Durethan DP BKV 60 H2.0 EF (PA 6 + GF60) Termoestabilizado e easy flow Híbrido de plástico metal com alumínio e GIT Peso da injeção: 12kg Peso da peça: 9kg Vantagens Redução de custo e peso em relação ao design em SMC* ou metal Possibilidade de grande integração de funções Colado na carroceria**, contribuindo para a rigidez do carro Não viável em design de metal puro Superior a designs de metal puro Canal de GIT 10 *Composto de moldagem de chapa **Carroceria bruta

12 Outros desenvolvimentos Tecnologia híbrida com chapas de compósitos Chapa de compósito Materiais de matriz termoplástica (PA) reforçados com tecidos Fibras de vidro, carbono ou aramida (também híbridas) Fibras contínuas (comprimento da fibra = comprimento da peça) Vantagens das peças de compósitos híbridos Design leve Alta rigidez, resistência e absorção de energia Sem corrosão, reciclagem simples Sem investimento em ferramentas adicionais devido à possível formação por moldagem Sem reações químicas, em contraste com os termofixos Fácil processamento Exemplo Frontend do Audi A8 Peças de compósitos totalmente plásticos como alternativa para estruturas de plástico-metal 12

13 Integração da chapa de compósito na peça de compósito híbrido por meio da formação por moldagem Aquecedor de IV Aquecimento acima do ponto de fusão Definição da forma durante o fechamento da ferramenta de moldagem por injeção Subsequente moldagem por injeção das nervuras Desmoldagem 13

14 Exemplo Compósitos híbridos formados por moldagem Barra de proteção da porta (demonstração) Suporte da coluna de direção Tepex + Durethan Projeto SpriForm do BMBF em cooperação com Tepex + Durethan Projeto em cooperação com 14

16 A simulação é obrigatória no desenvolvimento de novas aplicações Peças de compósitos híbridos Novo material (chapas compósitas) Novo processo (moldagem com uma injeção) Obrigatória a simulação de - Comportamento mecânico do componente - Processamento (formação e moldagem) Contribuição da LANXESS Nova tecnologia em realidade virtual Tempo de desenvolvimento menor Custo de desenvolvimento reduzido Design das peças até os limites 16 Sem a simulação, não há aplicações

17 Stress [MPa] Desafios encontrados na simulação de chapas compósitos Testes de tração em direções diferentes* Deformação [%] 0 7, , ,5 45 Principais características mecânicas Caixa para visual Anisotropia Não linearidade Dependência da taxa de deformação Diferente rigidez à tração/flexão Falhas/quebras Rotação das direções das fibras/direções das fibras não ortogonais Dependência da temperatura Dependência da umidade 17 * Tepex Dynalite 102-RG600(x)/45%

18 Simulação de formação/projeção de chapas compósitos Exemplo: peça de teste Simulação de formação Comportamento de formação Orientação da chapa de compósito 0 22, Mudança de ângulo de tecido Mudança de ângulo de tecido

19 Força [N] Comportamento mecânico dependendo da orientação das fibras Durethan BKV30 H perpendicular 2000 paralela ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Deslocamento [mm] - 35 C / seca / paralela 23 C / seca / paralela 23 C / ISO 1110 / paralela 85 C / seca / paralela - 35 C / seca / perpendicular 23 C / seca / perpendicular 23 C / ISO 1110/ perpendicular 85 C / seca / perpendicular Não existem valores isotrópicos universais alternativos válidos 19

20 Força de ligação da peça moldada por injeção com a chapa de compósito Placas moldadas por injeção em chapa de compósito* Teste de tração força de ligação A força de ligação depende Caixa de para visual Pré-aquecimento da chapa de compósito Parâmetros da moldagem por injeção Comprimento do fluxo Material 20 *Ferramenta da LANXESS

21 Protótipo virtual Desenvolvimento do material Simulação integrativa de peças de compósitos híbridos Propriedades de formação Propriedades mecânicas Propriedades da interface Propriedades mecânicas Propriedades de moldagem Simulação de formação Orientação das fibras Modelo do material: chapa de compósito Modelo do material: Durethan Pocan Simulação de moldagem Orientação das fibras Mapeamento Mapeamento 21

22 Force [N] Exemplo de validação Teste de flexão em três pontos da barra superior de um frontend (1/2) Configuração do teste da peça Teste de flexão em três pontos Tepex + Durethan Projeto em cooperação com a Faurecia Dois materiais diferentes da LANXESS para as nervuras Durethan BKV 30 H2.0 Durethan DP BKV 60 H2.0 EF Simulação Durethan BKV30 Simulação Durethan BKV60 EF Deslocamento [mm] Medição Durethan BKV30 Medição Durethan BKV60 EF 22

23 Força [N] Exemplo de validação Teste de flexão em três pontos da barra superior de um frontend (2/2) Comportamento de falha. Teste de flexão em três pontos 1 Deslocamento [mm] 0 Simulação Durethan BKV30 Simulação Durethan BKV60 EF Medição Durethan BKV30 Medição Durethan BKV60 EF 23

25 Plásticos de alta tecnologia para aplicações leves Suporte do tanque de gás Armações do teto Alojamento de airbag Suporte do módulos Cross car beams Carcaça da bateria Frontends Compartimento da bateria Haste da direção Pedais / caixa de pedais Brackets 25

26 LANXESS Para soluções leves inovadoras A LANXESS oferece conhecimento abrangente em soluções leves Excelentes ferramentas de simulação de desenvolvimento próprio Contribuição em inovações com novas tecnologias e materiais de alto desempenho Pronta para o trabalho conjunto em novas aplicações 26

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28 Declaração de salvaguarda Esta apresentação contém certas declarações prospectivas, incluindo suposições, opiniões e pontos de vista da empresa ou citados por terceiros. Vários riscos conhecidos e desconhecidos, incertezas e outros fatores poderiam influenciar resultados atuais, a posição financeira, o desenvolvimento ou o desempenho da empresa, levando-a a se desviar materialmente das estimativas aqui expressas ou implícitas. A empresa não garante que os pressupostos subjacentes, tais como declarações prospectivas estejam livres de erros, nem aceita qualquer responsabilidade pela exatidão futura das opiniões expressas nesta apresentação ou pela ocorrência real dos desenvolvimentos previstos. Nenhuma representação ou garantia (expressa ou implícita) é feita em relação, e não se deveria ter confiança em nenhuma informação, incluindo as projeções, estimativas, metas e opiniões, aqui contidas, e nenhuma responsabilidade é aceita por quaisquer erros, omissões ou distorções contidos neste documento, e, consequentemente, nenhuma das empresas ou qualquer de seus fundadores ou empresas subsidiárias ou nenhum dos funcionários, diretores ou empregados aceita qualquer responsabilidade, direta ou indiretamente decorrentes do uso deste documento.