Mecânica

Técnica a laser junta alumínio e plástico na mesma peça

Alumínio e plástico moldados juntos com técnica a laser
O tratamento a laser cria estruturas que permitem que o plástico entre pelo alumínio, dando resistência mecânica às peças híbridas.[Imagem: Matthieu Fischer]

Junção de alumínio com plástico

Engenheiros alemães desenvolveram uma técnica de moldagem por injeção que permite mesclar alumínio e plástico em uma mesma peça estruturalmente coesa.

Usando feixes de laser contínuos e pulsados para alterar a rugosidade da superfície do alumínio, eles criaram um intertravamento mecânico entre o alumínio e a poliamida termoplástica, resultando em uma adesão incrivelmente forte entre os dois materiais.

Os dois tipos de laser, atuando separadamente, são capazes de tornar a superfície do alumínio mais "receptiva" para que uma camada de polímero seja moldada sobre ele.

As folhas de alumínio tratadas pelo laser são então colocadas em um molde de injeção, onde recebem a porção de poliamida termoplástica, um polímero aparentado ao nylon muito usado em peças mecânicas, como carcaças de ferramentas elétricas, parafusos e engrenagens.

Contração térmica

Exames da topografia superficial e testes mecânicos da "colagem" entre o plástico e o metal revelaram que os melhores resultados são obtidos quando as chapas de alumínio são tratadas com laseres pulsados, apresentando padrões de linhas muito mais suaves nos veios, o que aumenta o potencial de adesão em relação ao tratamento com laser contínuo.

Apesar dos bons resultados, será necessário desenvolver pré-tratamentos na superfície do alumínio para tornar o processo mais econômico para a indústria, assim como estudar criteriosamente como as partes termoplásticas das peças moldados encolhem quando resfriadas.

"A contração térmica leva a tensões mecânicas e podem separar as partes [dos dois materiais]. O desafio atual é gerar uma estrutura que compense as tensões durante o encolhimento sem amolecer o alumínio pelo tratamento a laser. Agora queremos produzir uma ligação confiável sob o uso de laser pulsado ultracurto para reduzir os danos térmicos no componente metálico," disse a professora Jana Gebauer, coordenadora do trabalho.

Bibliografia:

Laser structured surfaces for metal-plastic hybrid joined by injection molding
Jana Gebauer, Matthieu Fischer, Andres F. Lasagni, Ines Kuhnert, Annet Klotzbach
Journal of Laser Applications
DOI: 10.1116/1.5036803




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