O Futuro dos Compósitos. Waldomiro Moreira MSc. Caxias do Sul Fevereiro 2015

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1 O Futuro dos Compósitos Waldomiro Moreira MSc. Caxias do Sul Fevereiro 2015

2 Industria da Transformação

3 Célula de Sobrevivência

4 Célula de Sobrevivência F1

5 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!

6 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". 6

7 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.

8 Materiais Compósitos eu sou a solução!!!!! eu não substituto sou material

9 Substituições clássicas Dodge Dart Le Baron 1978 Paralamas Yamaha DT180

10 Passado distante.

11 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

12 Porque Compósitos?

13 Aviação militar

14 Aviação Militar

15 Comparação de materiais estruturais de aplicação aeroespacial Obs. PMCs Compósitos de Matriz Polimérica

16 Resistência mecânica específica versus temperatura

17 Historia Recente

18 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) 18

19 Orientação Reforços a) Fibras orientadas e contínuas b) Fibras não contínuas orientadas c) Fibras não contínuas e não orientadas

20 Adesao matriz / reforço

21 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

22 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

23 Bismaleimida Bismaleimida Produto de reação de anidrido maleico com imida Suporta temperatura contínua de trabalho até C Não propaga fogo

24 Reforços -Vidro (E) -Vidro (S) -Aramida (Amida Aromática) -Carbono -Boro -Fibras metálicas (wisker) 24

25 Fibras de Vidro E (Electrical) e S (Strenght) MATÉRIAS PRIMAS: QUARTZO (SiO 2 / Al 2 OH 3 / CaO) etc. VIDRO FUNDIDO C C FIEIRA FILAMENTOS TRATAMENTO SUPERFICIAL COM EMULSÃO PVA + SILANO E ANTIESTÁTICO ENROLADEIRA PRODUÇÃO DE TORTA > MATERIA PRIMA PARA ROVING, MANTA E TECIDOS

26 Fibras de Vidro

27 Fibras Aramida Obtidas a partir de amidas com anéis aromáticos e dissolvidas a quente e fiberizadas.

28 Fibras de Carbono Obtidas a partir do estiramento em várias etapas sob vácuo e elevadas temperaturas por exemplo do Poliacrilonitrila (PAN)

29 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.

30 Fibras combinadas critérios de seleção

31 Processos de Moldagem

32 Processo de tecelagem e preformagem

33 Vacuum-bag Prepregs (preimpregnados)curados a vácuo em auto clave

34 Infusão a vácuo

35 RTM Resin transfer molding

36 MOLDAGEM FECHADA RTM CONVENCIONAL 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%.

37 Materiais de Núcleo

38 Domínio do conhecimento

39 Domínio do Conhecimento Flow Index

40 Desempenho

41 Desempenho

42 Validação

43 Análise de desempenho

44 Carbono

45 Caravan e Radome de Radar

46 Agusta Westland

47 Sistemas freio carbono - carbono

48 Mag-lev

49 Automotivo Prepregs Carbono

50 Monitoramento Estrutural

51 Monitoramento estrutural

52 Monitoramento em tempo real(shm)

53 MONITORAMENTO EM TEMPO REAL (SHM)

54 auto regeneração (self-healing) in situ

55 Auto regeneração

56 56 Case Stol Ch-750 capô

57 Futuro não distante Airbus

58 Dream it, plan it, do it in composites materials! Sonhe, planeje e execute em materiais compósitos! Obrigado!

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