A. O documento introduz os conceitos básicos de materiais compósitos, classificando as fibras, resinas e estruturas mais comuns.
B. Apresenta exemplos de aplicações de compósitos na família Airbus A320, que utiliza cerca de 6 toneladas destes materiais.
C. Discutem-se as vantagens de leveza e resistência e desvantagens de custo dos compósitos.
1. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
IINTRODUÇÃONTRODUÇÃO AOSAOS MMATERIAISATERIAIS CCOMPÓSITOSOMPÓSITOS
2. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
OIC – Secção de Colagens e Materiais CompósitosOIC – Secção de Colagens e Materiais Compósitos
3. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
CONTEÚDOCONTEÚDO
11 Noções BásicasNoções Básicas
22 Classificação dos Materiais e EstruturasClassificação dos Materiais e Estruturas
44 Exemplos de Aplicações – Família AIRBUS A320Exemplos de Aplicações – Família AIRBUS A320
33 EPI – Equipamento de Protecção IndividualEPI – Equipamento de Protecção Individual
55 Vantagens e DesvantagensVantagens e Desvantagens
5. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
A palavraA palavra compósitocompósito está relacionada com a definição deestá relacionada com a definição de
mistura.mistura.
Mistura resulta da união,Mistura resulta da união,
homogénea ou não, de substânciashomogénea ou não, de substâncias
diferentes, conservando as suasdiferentes, conservando as suas
propriedades específicas!propriedades específicas!
A + B + ... + N = ...A + B + ... + N = ...
6. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
o osso humano...o osso humano...
i.e.i.e. Na Natureza podemos classificar como materiaisNa Natureza podemos classificar como materiais
compósitos...compósitos...
teia de aranha...teia de aranha...
o tronco das arvores...o tronco das arvores...
7. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
O QUE É QUE DISTINGUEO QUE É QUE DISTINGUE
OS MATERIAISOS MATERIAIS
COMPÓSITOS DOSCOMPÓSITOS DOS
RESTANTES MATERIAIS?RESTANTES MATERIAIS?
Se todos os materiais resultam da mistura de 2 ou maisSe todos os materiais resultam da mistura de 2 ou mais
componentes...componentes...
8. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Material CompósitoMaterial Compósito
Um material compósito define-se comoUm material compósito define-se como
uma combinação macroscópica de 2 ouuma combinação macroscópica de 2 ou
mais materiais, na qual é identificável amais materiais, na qual é identificável a
sua interface,sua interface,
ou seja,ou seja,
10. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Desde muito cedo que o ser Humano compreendeu queDesde muito cedo que o ser Humano compreendeu que
podia misturar as matérias parapodia misturar as matérias para
melhorar as suas propriedadesmelhorar as suas propriedades......
e de forma “inocente” concebeu os primeiros Materiaise de forma “inocente” concebeu os primeiros Materiais
Compósitos industriais,Compósitos industriais,
ADOBE...ADOBE...
BETÃO ARMADO...BETÃO ARMADO...
MADEIRAS PRENSADAS...MADEIRAS PRENSADAS...
11. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
As novas fibras de alta performance, deAs novas fibras de alta performance, de
CARBONOCARBONO ee ARAMIDAARAMIDA, surgiram nas, surgiram nas
décadas de 60 e 70décadas de 60 e 70
Só na década de 40, no pós guerra, é que as fibras deSó na década de 40, no pós guerra, é que as fibras de
VIDROVIDRO foram introduzidos na Indústria Aeronáuticaforam introduzidos na Indústria Aeronáutica
AA AIRBUSAIRBUS introduziu osintroduziu os
materiais compósitos namateriais compósitos na
estrutura primária na décadaestrutura primária na década
seguinteseguinte
12. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
A excelenteA excelente performanceperformance dos compósitos de fibrasdos compósitos de fibras
conduziu à sua utilização generalizada, nomeadamente,conduziu à sua utilização generalizada, nomeadamente,
nas áreas do lazer...nas áreas do lazer...
pranchas de surf...pranchas de surf...
canas de pesca...canas de pesca...
automóveis...automóveis...
13. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
RESUMORESUMO
A.A. Um material compósito é a combinaçãoUm material compósito é a combinação
macroscópica de 2 ou mais materiais, cuja interface émacroscópica de 2 ou mais materiais, cuja interface é
identificávelidentificável
B.B. Os materiais são combinados em função dasOs materiais são combinados em função das
propriedades pretendidas para o produto finalpropriedades pretendidas para o produto final
14. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
2.2.CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS E ESTRUTURASCLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS E ESTRUTURAS
15. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
FIBRASFIBRAS
Na Indústria Aeronáutica utilizam-se 4 tipos de fibras...Na Indústria Aeronáutica utilizam-se 4 tipos de fibras...
VIDROVIDRO
CARBONOCARBONO
ARAMIDAARAMIDA
QUARTZOQUARTZO
16. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
FIBRASFIBRAS
FIBRAS = REFORÇOSFIBRAS = REFORÇOS
Têm como objectivo:Têm como objectivo:
Suportar os esforçosSuportar os esforços
17. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
RESINASRESINAS
TERMOPLÁSTICASTERMOPLÁSTICAS (processo de catálise reversível)(processo de catálise reversível)
As resinas são polímeros orgânicos...As resinas são polímeros orgânicos...
TERMOENDURECÍVEISTERMOENDURECÍVEIS (processo de catálise irreversível,(processo de catálise irreversível,
dependente da adição de 1 endurecedor)dependente da adição de 1 endurecedor)
Em função do tipo de cura (endurecimento) podemosEm função do tipo de cura (endurecimento) podemos
distinguir 2 grupos distintos:distinguir 2 grupos distintos:
18. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
RESINASRESINAS
Após a mistura daApós a mistura da Resina TermoendurecívelResina Termoendurecível com ocom o
EndurecedorEndurecedor (ou catalizador) inicia-se um processo de(ou catalizador) inicia-se um processo de
polimerização exotérmico, ou seja, que liberta calor...polimerização exotérmico, ou seja, que liberta calor...
MISTURARMISTURAR SEMPRESEMPRE DE ACORDO COM AS INSTRUÇÕES DO FABRICANTE!DE ACORDO COM AS INSTRUÇÕES DO FABRICANTE!
RESINA + ENDURECEDOR = ADESIVORESINA + ENDURECEDOR = ADESIVO
19. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Os principais tipos deOs principais tipos de Resinas TermoendurecíveisResinas Termoendurecíveis utilizadasutilizadas
na Indústria Aeronáutica são:na Indústria Aeronáutica são:
RESINASRESINAS
POLIAMIDASPOLIAMIDAS (estruturais, resistentes a altas temperaturas)(estruturais, resistentes a altas temperaturas)
EPÓXIDASEPÓXIDAS (Estruturais)(Estruturais)
FENÓLICASFENÓLICAS (u(utilizadas no IC devido ao seu baixo nível detilizadas no IC devido ao seu baixo nível de
toxicidade e flamabilidade – FAR/JAR 25)toxicidade e flamabilidade – FAR/JAR 25)
POLIÉSTERPOLIÉSTER (cura rápida à temperatura ambiente)(cura rápida à temperatura ambiente)
EPÓXIDO-FENÓLICASEPÓXIDO-FENÓLICAS (híbridas)(híbridas)
20. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
RESINASRESINAS
ADESIVO = MATRIZADESIVO = MATRIZ
Tem como objectivos:Tem como objectivos:
Garantir a geometria dos componentesGarantir a geometria dos componentes
Transmitir os esforçosTransmitir os esforços
Proteger os ReforçosProteger os Reforços
21. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
ESTRUTURASESTRUTURAS
Existem 2 tipos de estruturas constituídas por MateriaisExistem 2 tipos de estruturas constituídas por Materiais
Compósitos:Compósitos:
““SANDWICH”SANDWICH” (camadas de materiais distintos)(camadas de materiais distintos)
MONOLÍTICAMONOLÍTICA (apenas tecidos impregnados)(apenas tecidos impregnados)
22. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
ESTRUTURASESTRUTURAS
TECIDOSTECIDOS
MONOLÍTICAMONOLÍTICA
NINHO DE ABELHANINHO DE ABELHA
““SANDWICH”SANDWICH”
TECIDOSTECIDOS
23. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
RESUMORESUMO
A.A. FibrasFibras
Vidro, Carbono, Aramida e QuartzoVidro, Carbono, Aramida e Quartzo
B.B. ResinasResinas
TermoplásticasTermoplásticas
TermoendurecíveisTermoendurecíveis
Estruturais – Poliamidas e EpóxidasEstruturais – Poliamidas e Epóxidas
Fenólicas ou Epóxido-FenólicasFenólicas ou Epóxido-Fenólicas
PoliésterPoliéster
C.C. EstruturasEstruturas
““Sandwich” e MonolíticaSandwich” e Monolítica
24. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
3.3.EPI – EQUIPAMENTO DE PROTECÇÃO INDIVIDUALEPI – EQUIPAMENTO DE PROTECÇÃO INDIVIDUAL
25. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
TAMPÕES DE OUVIDOSTAMPÕES DE OUVIDOS
O ruído diminui a capacidade auditivaO ruído diminui a capacidade auditiva
26. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
MÁSCARAMÁSCARA
As partículas das fibras em suspensão no ar alojam-seAs partículas das fibras em suspensão no ar alojam-se
nas cavidades pulmonaresnas cavidades pulmonares
27. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
PROTECÇÕES DE BRAÇOS – “MANGUITOS”PROTECÇÕES DE BRAÇOS – “MANGUITOS”
Os solventes secam a pele e quando o contacto éOs solventes secam a pele e quando o contacto é
prolongado podem provocar eczemas crónicosprolongado podem provocar eczemas crónicos
28. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
LUVAS DE “LATEX”LUVAS DE “LATEX”
As resinas possuem agentes tóxicos que podemAs resinas possuem agentes tóxicos que podem
provocar lesões cutâneas a longo prazoprovocar lesões cutâneas a longo prazo
29. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
ÓCULOSÓCULOS
As poeiras das fibras e os solventes irritam a superfícieAs poeiras das fibras e os solventes irritam a superfície
ocularocular
30. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
CALÇADOCALÇADO
Sola resistente a óleos e solventes, com biqueira de açoSola resistente a óleos e solventes, com biqueira de aço
31. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
4.4.EXEMPLOS DE APLICAÇÕES – Família AIRBUS A320EXEMPLOS DE APLICAÇÕES – Família AIRBUS A320
32. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Aproximadamente 15% do peso de um A320-200 éAproximadamente 15% do peso de um A320-200 é
manufacturado em Materiais Compósitos...manufacturado em Materiais Compósitos...
o que representa um total superior a 6 ton!o que representa um total superior a 6 ton!
33. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Flaps -Flaps - InboardInboard ee OutbordOutbord
34. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Portas do Trem Principal e do Trem de Proa...Portas do Trem Principal e do Trem de Proa...
35. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Estabilizador Horizontal e Vertical...Estabilizador Horizontal e Vertical...
36. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Capotagens daCapotagens da FanFan ((Fan CowlsFan Cowls)...)...
43. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
Flap Track FairingsFlap Track Fairings ou “Canoas das Calhas dos Flaps”...ou “Canoas das Calhas dos Flaps”...
45. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
5.5.VANTAGENS E DESVANTAGENSVANTAGENS E DESVANTAGENS
46. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
VANTAGENSVANTAGENS
1.1. Redução de peso face a uma elevada resistênciaRedução de peso face a uma elevada resistência
2.2. Resistência à corrosãoResistência à corrosão
3.3. Construção de formas complexasConstrução de formas complexas
4.4. Melhor acabamento superficialMelhor acabamento superficial
47. Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
DESVANTAGENSDESVANTAGENS
1.1. Custo elevado dos materiais e dos processos de fabricoCusto elevado dos materiais e dos processos de fabrico
2.2. Corrosão galvânica das ligas de Alumínio (Carbono)Corrosão galvânica das ligas de Alumínio (Carbono)
3.3. Protecção contra descargas eléctricasProtecção contra descargas eléctricas e antiestáticase antiestáticas
(Aramida, Vidro e Quartzo)(Aramida, Vidro e Quartzo)