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Materiais Compósitos


                           Isabella Galdino Ricarte Carlos
                             Graduanda em Engenharia
                                      Ambiental
                                    Newton Paiva

                                                                  2012
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                 Curso: Engenharia Ambiental                      Tema : Materiais Compósitos
03/12/12 02:50                                                    Professor:Luciana Boaventura
                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Materiais Compósitos
                  Material “composto” ou “compósito” é aquele
                   que é resultado da combinação de dois ou
                   mais materiais distintos em suas propriedades
                   físicas.

                  O objetivo desse tipo dessa combinação
                   heterogênea é obtenção das características
                   de seus componentes, para que apresente
                   melhor desempenho estrutural em condições
                   específicas de uso.


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                 Curso: Engenharia Ambiental                      Tema : Materiais Compósitos
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Estrutura:
                     Os materiais que podem compor um material
                     compósito podem ser classificados em dois
                     tipos: matriz e reforço:
                     O material matriz é o que confere estrutura ao
                     material compósito, preenchendo os espaços
                     vazios que ficam entre os materiais reforços e
                     mantendo-os em suas posições relativas.
                     Os materiais reforços , também chamados de
                     fase dispersa, são os que realçam propriedades
                     mecânicas, electromagnéticas ou químicas do
   3
   3                 material compósito como um todo.
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Pode ainda surgir uma sinergia entre
                     material matriz e materiais reforços que
                     resulte, no material compósito final, em
                     propriedades não existentes nos materiais
                     originais




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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
(a) Fibras Unidirecionais
                                                                              contínuas.




                                                                               (b) Fibras descontínua,
                                                                               orientadas
                                                                               aleatoriamente.



                                                                               (c) Fibras unidirecionais
                                                                               tecidas em orientação
                                                                               ortogonal.
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Exemplos:
                 Alguns exemplos são metais e polímero, metais
                 e cerâmicas ou polímeros e cerâmicas.
                 Exemplos de Materiais Reforço:
                 Fibras Orgânicas (nylon, poliéster)
                 Fibra de vidro
                 Fibra de carbono
                 Fibra de titânio
                 Fibra de Boro
                 Fibras Cerâmicas
                 Fibras de Carbeto de Silício
                 Fibras de Alumina
                 Fibras de Quartzo
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                 Fibras Metálicas
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Fibra de Aramida
                     Madeira(serradura)
                     Grafite
                     Fibra de Basalto


                     Exemplos de Materiais Matriz:
                     Matriz Polimérica
                     Matriz Metálica
                     Matriz Cerâmica


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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Características:
                  As propriedades dos compósitos são uma função das
                  propriedades das fases constituintes, suas relativas porções, e a
                  geometria da "fase dispersa" (que compreende o formato de suas
                  partículas, seu tamanho, distribuição e orientação).
                  Resistência química e a intempéries;
                  Flexibilidade arquitetônica;
                  Durabilidade;
                  Feitos sob medida;
                  Aumento da rigidez e resistência mecânica;
                  Melhores respostas a fadiga sob cargas cíclicas;
                  Diminuição do peso;
                  Fácil manutenção;
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Classificação:

                     Compósitos Fibrosos
                     Compósitos Laminados
                     Compósitos Particulados




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                 Curso: Engenharia Ambiental                      Tema : Materiais Compósitos
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
•Utilidade dos compósitos
                     •Por se tratar de um material com propriedades
                     mecânicas maiores que de seus constituintes, tais
                     como o aumento da rigidez, resistência, diminuição do
                     peso, e a facilidade de confecção, a utilização dos
                     compósitos está sendo cada vez maior.

                     •Indústria aeroespacial, na produção de pás da
                     hélice principal, hélice traseira, árvore de transmissão,
                     fuselagem dos helicópteros e aeronaves, estrutura de
                     foguetes e também nos painéis solares de satélites.


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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Utilidades dos compósitos:




                   Figura 1 - Aeronave (carbono)



                                                                       Figura 2 – Helicóptero (carbono)
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Materiais Compósitos

      Utilidades dos compósitos:




     Figura 3 – Satélite (carbono) Figura 4 – Foguete ( carbono)

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Materiais Compósitos

      Utilidades dos compósitos:
      No setor automobilístico , vem sendo usado na produção
       de para-choques, teto, fabricação de capôs, colunas de
       direção, árvores de transmissão, molas laminadas,
       e painéis.




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14                                  Figura 3 - Automóveis (carbono)
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     Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais   Professor:Luciana Boaventura
Materiais Compósitos


      Utilidades dos compósitos:
      O setor esportivo também utiliza na fabricação de tacos de
       golfe, raquetes de tênis, pranchas de surf, varas de pescar,
       e barcos a vela.




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15          Figura 4 – Barco a vela                          Figura 5 – Raquete de tênis
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     Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais   Professor:Luciana Boaventura
Materiais Compósitos


      Utilidades dos compósitos:
      Indústria bélica , com a produção de armamentos e em
       proteção balística , onde são fabricados capacetes,
       coletes de blindagem, e blindagem para carros de
       combates (carbono) .
      Indústrias químicas e petrolíferas utilizam os
       compósitos na fabricação de estruturas tubulares
       cilíndricas , para o transporte de fluidos a altas
       temperaturas e pressões.
      Na medicina , vem sendo usado na confecção de
       próteses ortopédicas externas e internas (carbono).


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     Curso: Engenharia Ambiental                      Tema : Materiais Compósitos
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•Curiosidades:
                 •Compósitos, ao contrário do que se imagina, não
                 são de origem recente.
                 •Na antiguidade, tijolos para a construção civil
                 eram fabricados de barro e capim seco, formando
                 um compósito.
                 •A partir da década de 1939 é que os compósitos
                 fibrosos artificiais passaram a ser produzidos
                 comercialmente.
                 •O fim da Guerra Fria, no final da década de 80,
                 trouxe     uma      redução  na     pesquisa   e
                 desenvolvimento de materiais compósitos para a
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                 área militar.
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
•Curiosidades:
                 •O corpo humano é um compósitos.
                 •Atualmente na bioengenharia os compósitos são
                 usados na fabricação de próteses internas e
                 externas.
                 •O Curauá, uma planta da Amazônia, conhecido
                 pelo fato do seu uso ter sido empregado de forma
                 artesanal, atualmente vem sendo usado em
                 alternativa a fibra automobilística, pela pressão
                 que a indústria automobilística sofre para produzir
                 um carro biodegradável. As fibras são mais
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  18             macias, leves e resistentes.
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
•Processo de Fabricação:




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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de Processo de Fabricação:
                     Moldagem por Centrifugação  
                     Substrato Compósito 
                     Compostos, "Prepregs" e "Preforms" (Preformados) 
                     Moldagem por Compressão  
                     Laminação Contínua
                     Enrolamento ("Filament Winding")  
                     Manual ("Hand Lay-Up") 
                     Moldagem por Injeção  
                     Pultrusão
                     Reinforced Reaction Injection Molding (RRIM) 
                     Resin Transfer Molding (RTM) 
                     Moldagem à Pistola ("Spray-up")
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  20                 Structural Reaction Injection Molding (SRIM)
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
•Processo de Fabricação por Resin Transfer
                     Molding (RTM)




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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
 Fabricação de lâminas -
                                                                    sistema FIT ( Tecnologia de
                                                                    Intersecção de Fluido)




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                 Curso: Engenharia Ambiental                      Tema : Materiais Compósitos
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                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
•Referências:
                     •http://www2.uol.com.br/pagina20/01052005/sebrae20.
                     htm 
                     •http://www.aviacao.org/especiais/materiais-
                     compositos/
                     •http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/notici
                     a.php?artigo=carapaca-insetos-artificial-nova-classe-
                     compositos
                     •http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-
                     14282000000200003&script=sci_arttext
                     •http://moodle.stoa.usp.br/file.php/1066/2011/pmt2200
                     aula1em2011MateriaisCompositos.pdf
                     •http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAJvwAA/intro
  23
  23                 ducao-a-compositos
                 Curso: Engenharia Ambiental                      Tema : Materiais Compósitos
03/12/12 02:50                                                    Professor:Luciana Boaventura
                 Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais

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Compósitos

  • 1. Materiais Compósitos Isabella Galdino Ricarte Carlos Graduanda em Engenharia Ambiental Newton Paiva 2012 1 1 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 2. Materiais Compósitos  Material “composto” ou “compósito” é aquele que é resultado da combinação de dois ou mais materiais distintos em suas propriedades físicas.  O objetivo desse tipo dessa combinação heterogênea é obtenção das características de seus componentes, para que apresente melhor desempenho estrutural em condições específicas de uso. 2 2 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 3. Estrutura: Os materiais que podem compor um material compósito podem ser classificados em dois tipos: matriz e reforço: O material matriz é o que confere estrutura ao material compósito, preenchendo os espaços vazios que ficam entre os materiais reforços e mantendo-os em suas posições relativas. Os materiais reforços , também chamados de fase dispersa, são os que realçam propriedades mecânicas, electromagnéticas ou químicas do 3 3 material compósito como um todo. Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 4. Pode ainda surgir uma sinergia entre material matriz e materiais reforços que resulte, no material compósito final, em propriedades não existentes nos materiais originais 4 4 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 5. 5 5 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 6. (a) Fibras Unidirecionais contínuas. (b) Fibras descontínua, orientadas aleatoriamente. (c) Fibras unidirecionais tecidas em orientação ortogonal. 6 6 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 7. Exemplos: Alguns exemplos são metais e polímero, metais e cerâmicas ou polímeros e cerâmicas. Exemplos de Materiais Reforço: Fibras Orgânicas (nylon, poliéster) Fibra de vidro Fibra de carbono Fibra de titânio Fibra de Boro Fibras Cerâmicas Fibras de Carbeto de Silício Fibras de Alumina Fibras de Quartzo 7 7 Fibras Metálicas Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 8. Fibra de Aramida Madeira(serradura) Grafite Fibra de Basalto Exemplos de Materiais Matriz: Matriz Polimérica Matriz Metálica Matriz Cerâmica 8 8 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 9. Características: As propriedades dos compósitos são uma função das propriedades das fases constituintes, suas relativas porções, e a geometria da "fase dispersa" (que compreende o formato de suas partículas, seu tamanho, distribuição e orientação). Resistência química e a intempéries; Flexibilidade arquitetônica; Durabilidade; Feitos sob medida; Aumento da rigidez e resistência mecânica; Melhores respostas a fadiga sob cargas cíclicas; Diminuição do peso; Fácil manutenção; 9 9 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 10. Classificação: Compósitos Fibrosos Compósitos Laminados Compósitos Particulados 10 10 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 11. •Utilidade dos compósitos •Por se tratar de um material com propriedades mecânicas maiores que de seus constituintes, tais como o aumento da rigidez, resistência, diminuição do peso, e a facilidade de confecção, a utilização dos compósitos está sendo cada vez maior. •Indústria aeroespacial, na produção de pás da hélice principal, hélice traseira, árvore de transmissão, fuselagem dos helicópteros e aeronaves, estrutura de foguetes e também nos painéis solares de satélites. 11 11 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 12. Utilidades dos compósitos: Figura 1 - Aeronave (carbono) Figura 2 – Helicóptero (carbono) 12 12 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 13. Materiais Compósitos  Utilidades dos compósitos: Figura 3 – Satélite (carbono) Figura 4 – Foguete ( carbono) 13 13 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais Professor:Luciana Boaventura
  • 14. Materiais Compósitos  Utilidades dos compósitos:  No setor automobilístico , vem sendo usado na produção de para-choques, teto, fabricação de capôs, colunas de direção, árvores de transmissão, molas laminadas, e painéis. 14 14 Figura 3 - Automóveis (carbono) Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais Professor:Luciana Boaventura
  • 15. Materiais Compósitos  Utilidades dos compósitos:  O setor esportivo também utiliza na fabricação de tacos de golfe, raquetes de tênis, pranchas de surf, varas de pescar, e barcos a vela. 15 15  Figura 4 – Barco a vela Figura 5 – Raquete de tênis Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais Professor:Luciana Boaventura
  • 16. Materiais Compósitos  Utilidades dos compósitos:  Indústria bélica , com a produção de armamentos e em proteção balística , onde são fabricados capacetes, coletes de blindagem, e blindagem para carros de combates (carbono) .  Indústrias químicas e petrolíferas utilizam os compósitos na fabricação de estruturas tubulares cilíndricas , para o transporte de fluidos a altas temperaturas e pressões.  Na medicina , vem sendo usado na confecção de próteses ortopédicas externas e internas (carbono). 16 16 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais Professor:Luciana Boaventura
  • 17. •Curiosidades: •Compósitos, ao contrário do que se imagina, não são de origem recente. •Na antiguidade, tijolos para a construção civil eram fabricados de barro e capim seco, formando um compósito. •A partir da década de 1939 é que os compósitos fibrosos artificiais passaram a ser produzidos comercialmente. •O fim da Guerra Fria, no final da década de 80, trouxe uma redução na pesquisa e desenvolvimento de materiais compósitos para a 17 17 área militar. Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 18. •Curiosidades: •O corpo humano é um compósitos. •Atualmente na bioengenharia os compósitos são usados na fabricação de próteses internas e externas. •O Curauá, uma planta da Amazônia, conhecido pelo fato do seu uso ter sido empregado de forma artesanal, atualmente vem sendo usado em alternativa a fibra automobilística, pela pressão que a indústria automobilística sofre para produzir um carro biodegradável. As fibras são mais 18 18 macias, leves e resistentes. Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 19. •Processo de Fabricação: 19 19 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 20. Tipos de Processo de Fabricação: Moldagem por Centrifugação   Substrato Compósito  Compostos, "Prepregs" e "Preforms" (Preformados)  Moldagem por Compressão   Laminação Contínua Enrolamento ("Filament Winding")   Manual ("Hand Lay-Up")  Moldagem por Injeção   Pultrusão Reinforced Reaction Injection Molding (RRIM)  Resin Transfer Molding (RTM)  Moldagem à Pistola ("Spray-up") 20 20 Structural Reaction Injection Molding (SRIM) Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 21. •Processo de Fabricação por Resin Transfer Molding (RTM) 21 21 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 22.  Fabricação de lâminas - sistema FIT ( Tecnologia de Intersecção de Fluido) 22 22 Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais
  • 23. •Referências: •http://www2.uol.com.br/pagina20/01052005/sebrae20. htm  •http://www.aviacao.org/especiais/materiais- compositos/ •http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/notici a.php?artigo=carapaca-insetos-artificial-nova-classe- compositos •http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104- 14282000000200003&script=sci_arttext •http://moodle.stoa.usp.br/file.php/1066/2011/pmt2200 aula1em2011MateriaisCompositos.pdf •http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAJvwAA/intro 23 23 ducao-a-compositos Curso: Engenharia Ambiental Tema : Materiais Compósitos 03/12/12 02:50 Professor:Luciana Boaventura Disciplina: Ciência e tecnologia dos materiais