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Estado de Arte

Dissertação
by

Rui Nuno Pinto

on 5 March 2014

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Transcript of Estado de Arte

Dissertação de Mestrado
de Engenharia de Polímeros

Matrizes
"Estado de Arte"
Materiais
Estudo e Avaliação Experimental de Tecnologia IMR
Rui Nuno Ferreira Pinto
Supervisores: Dr. António Pontes
Eng. Carlos Ribeiro
Eng. Luís Oliveira

Compósitos ?
são a união de dois materiais resultando num material de comportamento superior.
O que são ?
O material resultante, é um arranjo de fibras, de um material resistente (reforço) que são impregnados numa matriz.
Gay, define compósitos como :
“um material formado por diferentes materiais, sendo que quando analisado macroscopicamente o mesmo é homogéneo. Por outro lado, o mesmo possui fibras contínuas ou não, que oferecem resistência mecânica; e, a matriz que dá forma ao produto final.”
Mendonça, faz a seguinte definição:
“Um material composto é um conjunto de dois ou mais materiais diferentes, combinados em escala macroscópica, para funcionarem como uma unidade, visando obter um conjunto de propriedades que nenhum dos componentes individualmente apresenta.”
Callister, compósito é:
“um material multifásico que é feito artificialmente, em contraste com um material que ocorre ou se forma naturalmente”.
+
Compósito=
Matriz
Reforço
Automobile Magazine
dsfkvj an n
fibra carbono
annnannlnl a
nsnjsndjns ba


a
asas

mnasjnasn
nnanlanslna
asbabhonaskmop


akbsbaiuabcna
fibras de vidros
sjnankmasma

menor pesoasjna
jnsjndasjndaksdmal
AUTOMOVEIS E AS
FIBRAS DE CARBONO
evolução
processos
exemplos
EVOLUÇÃO DOS COMPOSITOS
1939
1960
Fibras
de
Carbono
1953
Nascimento Compósitos
na Indústria Automóvel
Fibras de Vidro
1981
Primeiro Chassi Totalmente Composto por Compósitos
2011
2013
Actualidade
Lamborghini Aventador
Futuro
BMW i3
Passado
Nascimento dos Compósitos
Matriz
Compósitos
Reforço
confere estrutura ao material compósito.
realçam maior rigidez, dureza e resistência mecânica.
Os materiais usados nas matrizes poliméricas podem ser tanto de natureza
termoendurecível como termoplástica.
Compósitos
Fibras de Carbono
Fibras de Vidro
Industria
Automovel
Processamentos
Materias-Primas
Os reforços utilizados com matrizes termoplásticas
podem ser divididos em dois tipos:
Pré-impregnados
Secos

A classificação dos pré-impregnados de matriz termoplástica
Pré-impregnados de fibras curtas (SFRT)
Pré-impregnados de fibras longas (LFRT)
Pré-impregnados de fibras contínuas (CFRT)
divide-se em três grupos :
Potencial construtivo;
Reciclabilidade;
Resistência à corrosão;
Absorção de energia.
jsdjsdksldsk
O material pré-impregnado é um produto intermediário, pronto para a moldagem e é recebido sob a forma de tecido ou tape.
É colocado directamente no molde onde se finaliza a sua consolidação sem a necessidade da adição de resina durante o seu processamento.
Vantagens:
Reforços
As fibras geralmente usadas em todos
os compósitos de matriz polimérica são:
Fibra de vidro.
Fibra de aramida;
Fibra de carbono;
FIBRAS DE VIDRO
FIBRAS DE CARBONO


Fibras de vidro podem ser contínuas ou descontínuas, com diâmetros entre 3 -20 um.
Vantagens:
Baixo custo;
Excelente aderência fibra-matriz;
Excelentes propriedades eléctricas;
Alto alongamento na ruptura;
Boa resistência ao impacto;
Facilidade no processamento.
Carcaças de automóveis e barcos;
Tubulações de plásticos;
Recipientes para armazenamento;
Pisos industriais;
etc.
Aplicações:
Já na indústria automóvel, há uma esforço de diminuir o peso dos veículos e aumentar a eficiência dos combustíveis, como é o exemplo das portas traseiras do SMART.
As fibras de carbono são utilizadas em aplicações que exigem rigidez elevada.

A sua produção deriva de três materiais orgânicos precursores, o raion, a poliacrilonitrila (PAN) e o piche.
Vantagens:
Elevado módulo específico;
Elevado resistência específica;
Propriedades mecânicas permanecem a altas temperaturas;
Resistente a meios corrosivos como humidade, ácidos;
Processos de fabricação economicamente viáveis.
Aplicações:
Equipamentos desportivos;
Carcaças de motores a jato;
Componentes estruturais de aeronaves.
Mas agora como se processa ???
Introdução
Este trabalho destina-se a desenvolver um processo e produto que permita oferecer um incremento do rácio peso/desempenho de componentes estruturais no automóvel.
O projecto implicará desenvolvimento em duas áreas tecnológicas distintas:
Moldação por contacto manual ou hand lay-up -
processo de baixas pressões, sendo o primeiro a ser aplicado na fabricação de plástico reforçado com fibras de vidro;
Moldação a vácuo
- obtenção de peças com acabamento superficial em ambos os lados e comparada com a hand lay-up, proporciona maior concentração de reforço e melhor adesão entre camadas de reforço;
Moldação por injecção e vácuo -
combina as técnicas RTM a baixa pressão com a moldagem a vácuo;
Sheet molding compound (SMC) -
consiste em três etapas, preparação da pasta-matriz, conformação do pré-impregnado e prensagem ou injecção da peça final;
Bulk molding compound (BMC) -
junção de fios picados com resina em forma de uma pasta “granulados”, adequado tanto para injecção como compressão;
Moldação por centrifugação -
permite alcançar corpos ocos cilíndricos, em que a força centrífuga possibilita a colocação fixação do reforço no molde e da impregnação da resina no reforço;
Moldação por enrolamento -
quase excepcional no fabrico de peças cilíndricas como tubos, carcaças de motor de foguete ou tanques de armazenamento;
Moldação por pultrusão -
é usada na produção de componentes que possuem comprimentos contínuos e uma forma com seção recta constante como as hastes, tubos e feixes;
Moldação autoclave -
utilizados para processar componentes de alto desempenho, para aplicações de aeronaves e aeroespacial;
Moldação por injecção de resina ou RTM
- consiste em preencher a cavidade de um molde, injectando uma resina por um ou vários pontos, dependendo do tamanho do componente, onde os reforços já se encontram no interior;
» R.I.M. (Resin Injection Molding)
» R-R.I.M. (Reinforced RIM)
» S-R.I.M. (Structural RIM)
Injection Moulding
Moldação por Injecção
Plano
de Trabalho

Sumário
Introdução;
O que são compósitos;
A sua evolução;
Como são constítuidos:
Matriz;
Reforço.
Como são processados;
Plano de trabalho.
Assim será realizado um estudo e avaliação de:
Materiais e tecnologias já disponíveis;
Reforços secos, reforços impregnados;
Modelação de processos.
Materiais e tecnologias de produção de CFRTs;
Moldação por injecção de termoplásticos.
FIM
Obrigado pela vossa atenção!
Rui Pinto
FIM
Obrigado pela vossa atenção!
Rui Pinto
Alta velocidade de produção;
Baixos custos;
Excelentes propriedades mecânicas;
Capacidade para grandes volumes de peças complexas.
Vantagens:
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