A fabricação de peças de grande porte em materiais compósitos apresenta desafios tanto no design quanto na produção quando métodos tradicionais são utilizados. Este projeto aborda obstáculos-chave nas seguintes áreas:
a) Alto custo de moldes: Métodos convencionais para a produção de grandes peças compostas geralmente exigem moldes, um custo proibitivo para pequenas séries de produção. Esses moldes, geralmente metálicos, são fabricados por usinagem de grandes blocos de material até alcançar a superfície desejada. A fabricação aditiva (FA) oferece uma solução por meio da sua versatilidade e flexibilidade, permitindo a fabricação de diversas geometrias com uso mínimo de material e redução da necessidade de usinagem.
b) Desafios de reciclagem de compósitos: O reaproveitamento de materiais compósitos representa um grande problema para os métodos de reciclagem atuais. Sem soluções viáveis, esses materiais acabam frequentemente em aterros ou são incinerados para recuperação de energia. Este projeto visa facilitar uma transição ecológica integrando unidades de reciclagem capazes de recuperar fibras compósitas ao fim da sua vida útil e reintegrá-las na produção de novas peças através da fabricação aditiva.
c) Precisão dimensional na fabricação aditiva: Processos de FA podem gerar imprecisões dimensionais nas peças acabadas, causando incompatibilidade com aplicações finais. O projeto busca desenvolver estratégias de monitorização e sistemas de controlo em malha fechada para gerenciar essas variações. Esses sistemas analisam em tempo real as divergências em relação à geometria planejada da peça, ajustando o processo de deposição para atender às especificações exigidas e garantir geometrias finais viáveis.
d) Redução de material de suporte: Processos de deposição de termoplástico/compósito exigem grandes quantidades de material de suporte, especialmente em fabricação aditiva de grande área (LAAM). O projeto propõe o desenvolvimento de um sistema de formação tipo pinbed com atuadores independentes, permitindo a impressão em superfícies não planas. Ao se adaptar à geometria da peça ao longo do eixo vertical, esta solução reduz a necessidade de suportes em geometrias com saliências.
e) Propriedades mecânicas para aplicações de alta carga: Os métodos atuais de deposição de termoplásticos e compósitos de fibras curtas não fornecem propriedades mecânicas adequadas para peças submetidas a altas cargas. Para solucionar isso, o projeto desenvolverá uma cabeça de deposição para fibras contínuas, permitindo a produção de componentes de alto desempenho com propriedades mecânicas aprimoradas. Este método possibilita a fabricação de peças mais finas com melhor desempenho em comparação a alternativas de fibras curtas ou puramente termoplásticas.