Case Study
VITAL

InnoVatIve processing Technologies for bio-based foAmed thermopLastics (VITAL)

O projeto europeu VITAL tem como objetivo o desenvolvimento de soluções de processamento inovadoras para a produção de espumas microcelulares a partir de materiais termoplásticos e de agentes expansores de origem biológica.

Aqui, serão abordadas três tecnologias distintas para a produção de peças dotadas de uma estrutura celular:

  • Impressão 3D de Espumas (3D Foam Printing),
  • Bead Foaming
  • Moldação por Injeção de Espumas (Foam Injection Moulding, FIM).

 

Para cada uma das tecnologias consideradas, serão desenvolvidos casos de estudos com o objetivo de aferir acerca da viabilidade de produção e avaliação das potencialidades das soluções propostas.

Este projeto é composto por um consórcio multidisciplinar. Num total de 8 Work Packages (WP), o PIEP é líder do WP1 e WP4, ficando assim responsável, no WP1, por orientar os diferentes end-users na definição de requisitos e especificações dos materiais termoplásticos biobased e dos aditivos de origem biológica e, ainda, testes de validação.

No WP4, o PIEP tem como foco a avaliação da exequibilidade da produção de protótipos demonstradores a partir da tecnologia FIM através de agentes expansores químicos e físicos, MuCell®.

Para isso, com recurso ao software Moldex3D proceder-se-á à simulação do processo produtivo com o objetivo de determinar o tamanho e a distribuição das células na morfologia da peça. Para além disso, será possível prever a influência das condições de processamento no crescimento da estrutura celular.

Ao nível do estudo experimental, será considerada uma câmara de alta velocidade com lente microscópica para a recolha de imagens durante o processo e integrado com uma janela de vidro. Desta forma, será possível não só observar, mas também analisar o crescimento e a dispersão celular na peça.

Aqui, encontra-se também considerada a integração de sistemas de monitorização e controlo do processo produtivo a partir da incorporação de inteligência e da sensorização da ferramenta produtiva (pressão, temperatura e viscosidade). Deste modo, este tipo de sistema permitirá analisar a influência das condições do processo reais e, assim, promover a reprodutibilidade das peças produzidas.

No projeto está também contemplado o estudo do desempenho mecânico final dos diferentes demonstradores, uma vez que a estrutura celular terá impacto nas propriedades mecânicas finais das peças. Este trabalho será realizado com recurso ao software Abaqus que permitirá uma análise de elementos finitos com o objetivo de avaliar o comportamento mecânico dos protótipos demonstradores em condições de serviço.

A caracterização dos materiais desenvolvidos será da responsabilidade do PIEP, permitindo a criação de um banco de dados globalmente exclusivo de materiais termoplásticos de origem biológica que irá alimentar os softwares comerciais considerados no estudo, quer na modelação constitutiva destes materiais, através de modelos numéricos de previsão de propriedades, como na previsão de propriedades para condições não analisadas experimentalmente.

Neste projeto encontra-se também contemplada a criação de um processo de reciclagem mecânica num circuito fechado (Closed-Loop Recycling), comercialmente viável, tendo em consideração os requisitos específicos para os materiais termoplásticos de origem biológica.

Por fim, o conhecimento gerado ao longo do projeto em cada uma das cadeias de valor consideradas, permitirá a realização de um programa de formação profissionalVITAL Learning Factory. O PIEP, sendo líder do Work Package 4, através desta ação de formação, promoverá a transferência do know-how no que respeita a adoção das soluções de processamento desenvolvidas para os materiais termoplásticos e agentes expansores de origem biológica, impulsionando, assim, uma mudança de paradigma em direção a alternativas de base biológica.

Entidades que constituem o consórcio distribuídas por WP.

Este projeto será desenvolvido sob o apoio do programa Horizon Europe Framework Programme (HORIZON) (Call: TWIN GREEN AND DIGITAL TRANSITION 2021; ID: HORIZON-CL4-2021-TWIN-TRANSITION-01-05: Manufacturing technologies for bio-based materials).

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