Fabricando4.0

Hacia una ingeniería ligera de composites de fibra eficiente con láser y plasma. 04/2016

Uno de los últimos desarrollos del Instituto Frawnhofer IWS, especialista en aplicaciones con láser, ha sido el proceso de unión a alta velocidad de polímeros termoplásticos mediante láser, usando láminas reactivas. Gracia a los últimos avances, hoy en día y es posible realizar una unión entre una muestra termoplástica y un componente metálico, cerámico o polímero en un abrir y cerrar de ojos. Esto es posible gracias a la aplicación de sistemas multicapa reactivos. Unas láminas con un tamaño comprendido entre 20 y 100 µm se colocan entre las piezas a unir. Después, se proyecta un láser, que hace reaccionar a dichas capas, liberando una cantidad de energía definida que provoca la fusión del componente termoplástico. Después, solo queda aplicar una presión de unión controlada, y la unión está terminada.

Perfil de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) unido con sistemas multicapa reactivos (RMS). Foto: Fraunhofer IWS Dresden. Para obtener un buen resultado de unión, además es necesario realizar un tratamiento previo optimizado de las superficies a unir, consistente en una minuciosa limpieza de las superficies y la activación química mediante un tratamiento con plasma. El problema está en que las fuentes de plasma comerciales para el pretratamiento de superficies de polímeros y metales solo son capaces de procesar espesores de unos pocos centímetros. Para solucionarlo, los científicos de la unidad Chemical Surface and Reaction Technology del IWS han desarrollado una fuente de plasma de gran superficie, mediante la cual es posible realizar un tratamiento previo de grandes superficies (por ejemplo, estructuras de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) con un ancho hasta 35 centímetros, a razón de 50 metros por minuto).

Fuente de plasma Large, ancho: 150 mm, plasma: Ar-N2. Foto: Fraunhofer IWS Dresden. Además, gracias a los modernos láseres de alto rendimiento, las velocidades de procesamiento de la superficie de las estructuras mediante tecnología remocut son de varios centímetros por segundo, lo cual impulsa al sector hacia una producción industrial rápida y flexible. Esta tecnología permite guiar un haz láser brillante de emisión en continuo empleando una óptica de escaneado, la cual dirige la energía sobre la superficie mediante una serie de espejos capaces de moverse rápidamente, con velocidades de eliminación de material de hasta 10 metros por segundo. Dependiendo del número de ciclos, esta tecnología permite la generación de macroestructuras o incluso cortes completos mediante láser.

Tratamiento previo automatizado de uniones mediante plasma y aplicación de adhesivos. Material: polipropileno reforzado con fibra de vidrio. Foto: Fraunhofer IWS Dresden. Gracias a estos procesos se aumenta considerablemente la resistencia de unión, y por tanto su calidad. Por otra parte, los científicos del IWS utilizan el láser como una herramienta flexible que sustituye a procedimientos mecánicos o de química húmeda complejos, lo cual simplifica el proceso y el tiempo de cortado y unión de las piezas.

http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/155221-Hacia-una-ingenieria-ligera-de-composites-de-fibra-eficiente-con-laser-y-plasma.html