O Futuro dos Compósitos

Waldomiro Moreira MSc. Caxias do Sul Fevereiro 2015

Industria da Transformação

Célula de Sobrevivência

Célula de Sobrevivência F1

Índice

Materiais Compósitos & Compósitos poliméricos – definição

Polímeros Termoplásticos & Termofixos

Reforços

Processos de moldagem

Aplicações

Sistemas de monitoramento SHM (Structure Health Monitoring & auto regeneração (Self-healing).

Futuro hoje e futuro não tão distante!

Materiais Compósitos

• Definição geral de compósitos: "materiais estruturais com duas ou mais fases macroscópicas e que têm propriedades mecânicas melhores que as de cada fase considerada isoladamente”.

• Definição de compósitos poliméricos: ´"material estrutural resultante da combinação de polímeros com fibras de reforço. As fibras mais usadas são as de vidro, aramida e carbono. Os polímeros podem ser termoplásticos ou termofixos".

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Materiais Compósitos Avançados

• materiais especialmente formulados com matrizes poliméricas de elevada tenacidade e elevadas temperaturas de transição vítrea reforçadas com fibras de elevado desempenho ou nanopartículas.

Materiais Compósitos

eu não

sou

material

substituto

eu sou a solução!!!!!

Substituições clássicas

Dodge Dart Le Baron 1978 Paralamas Yamaha DT180

Passado distante….

Porque Compósitos? • Permitem obter distintos aspectos em requerimentos

de projeto sob demandas específicas e formas

• Permitem soluções de engenharia em redução de peso e inigualável relação peso/resistência

• Vantagens:

- Resistência a tração de 4 a 6 vezes superior ao aço e aluminio estruturais;

- Resistência e fadiga e ao impacto

- Elevada resistência química e a combustão

- 100% Reaproveitáveis

Porque Compósitos?

Aviação militar

Aviação Militar

Comparação de materiais estruturais de aplicação aeroespacial

• Obs. PMCs Compósitos de Matriz Polimérica

Resistência mecânica específica versus temperatura

Historia Recente

Polímeros

Resinas termoplásticas processadas por calor e pressão

EX. PA (Nylon), PEEK (Poliéter éter cetona), PI (Poli Imida) PPS (Polisulfeto de Fenileno) PPO (Polioxido de fenileno) reforçadas ou não com fibras

Resinas termofixas

Processadas além de calor e pressão por reações químicas de polimerização

EP (Epoxi), VER (Ester Vinílicas), BI (Bismaleida), BX (Benzoxazinas) PH (Fenólicas avançadas)

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Orientação Reforços

a) Fibras orientadas e contínuas

b) Fibras não contínuas orientadas

c) Fibras não contínuas e não orientadas

Adesao matriz / reforço

Resinas Poliester e Estervinílicas

•Resinas Poliéster: Produtos de reação de ácidos carboxílicos saturados e insaturados e álcoois polifuncionais (Glicois) diluidos em monômeros vinílicos. •Resinas Estervinílicas: Produtos de reação de epicloridinha (epoxi) + Bisfenol “A” ou “F” propoxilado e ácidos vinílicos (acrílico ou metacrílico) diluidos em monômeros vinílicos ESTIRENO

Resina epoxi

• Epoxies são polieteres construidos a partir de monômeros no qual cada 3 grupos eter são denominados anéis de epoxi

• Polimerizam em temperatura ambiente ou a quente dependendo do agente endurecedor

• Podem ser formuladas para baixa propagação de fogo e baixa emissão de fumaça

Bismaleimida • Bismaleimida

Produto de reação de anidrido maleico com imida

• Suporta temperatura contínua de trabalho até 2500C

• Não propaga fogo

Reforços

-Vidro (E)

-Vidro (S)

-Aramida (Amida Aromática)

-Carbono

-Boro

-Fibras metálicas (wisker)

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Fibras de Vidro E (Electrical) e S (Strenght)

VIDRO FUNDIDO

15500C

1250+- 0.5 0C FIEIRA

FILAMENTOS

TRATAMENTO SUPERFICIAL

COM EMULSÃO PVA + SILANO

E ANTIESTÁTICO

ENROLADEIRA

PRODUÇÃO DE “TORTA” > MATERIA PRIMA PARA ROVING, MANTA E TECIDOS

•MATÉRIAS PRIMAS: QUARTZO (SiO2 / Al2OH3/ CaO) etc.

Fibras de Vidro

Fibras Aramida

• Obtidas a partir de amidas com anéis

aromáticos e dissolvidas a quente e

fiberizadas.

Fibras de Carbono

Obtidas a partir do estiramento em várias etapas sob vácuo e elevadas

temperaturas por exemplo do Poliacrilonitrila (PAN)

Carbono

• Fibras de carbono são referidas normalmente como fibras de grafite, entretanto somente fibras de carbono de elevado módulo de elasticidade (HM) com estrutura de grafite tridimensional podem ser denominadas propriamente fibras de grafite.

Fibras combinadas critérios de seleção

Processos de Moldagem

Processo de tecelagem e preformagem

Vacuum-bag

• –Prepregs (preimpregnados)curados a vácuo em auto clave

Infusão a vácuo

RTM Resin transfer molding

Injeção de laminado teste

• Resina tipo:

Cycom X890RTM.

• Temperatura do Molde: 80ºC.

• Temperatura de resina:18º C.

• Espessura da cavidade: 2mm.

• Pressão de injeção: 1 Bar.

• Tempo de injeção:120 seg.

• Teor de Fibra em volume:60%.

MOLDAGEM FECHADA

RTM CONVENCIONAL

Materiais de Núcleo

Domínio do conhecimento

Domínio do Conhecimento Flow Index

http://www.barracudacomposites.com.br/noticias_2013.htm

Desempenho

Desempenho

Validação

Análise de desempenho

Carbono

Caravan e Radome de Radar

Agusta Westland

Sistemas freio carbono - carbono

Mag-lev

Automotivo – Prepregs Carbono

Monitoramento Estrutural

Monitoramento estrutural

Monitoramento em tempo real(SHM)

MONITORAMENTO EM TEMPO REAL (SHM)

auto regeneração (self-healing) “in situ”

Auto regeneração

Case Stol Ch-750 capô

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Futuro não distante Airbus

Obrigado!

waldomiro.moreira@elekeiroz.com.br

Dream it, plan it, do it

in composites materials! Sonhe,

planeje e execute em materiais compósitos!