O documento discute os compósitos e suas vantagens, resumindo: (1) Os compósitos são materiais compostos por pelo menos dois componentes com propriedades distintas que, quando combinados, formam um material com novas propriedades; (2) As fibras de carbono são amplamente usadas em compósitos devido às suas altas propriedades mecânicas e baixo peso; (3) Os processos de produção de compósitos, como pré-impregnados, afetam a produtividade e desempenho do material final.

1. A utilização dos compósitos e suas vantagens
Luís Fernando T. Barbi
Coord. de Vendas
TEXIGLASS

2. PRIMEIRO COMPÓSITO = MADEIRA
RESULTANTE DE FIBRA DE CELULOSE + RESINA NATURAL

3. O que é plástico reforçado?
Matriz polimérica Reforço Plástico Reforçado
(Compósito)
Termo utilizado mundialmente é Composite, na tradução: Compósito
Significado: Compósitos são aqueles que possuem pelo menos dois componentes, com propriedades físicas e químicas nitidamente
distintas em sua composição. Separadamente, os constituintes do compósito mantém suas características porém, quando
misturados, formam um composto com propriedades impossíveis de se obter com apenas um deles. (Fonte: Wikipedia)

4. INÍCIO DO USO DE
COMPÓSITOS
• Início do uso de compósitos no Brasil em
meados da década de 70;
Reforço de caixas d’agua, orelhões, piscinas, etc.;
• Havia pouco conhecimento da indústria;
Na época utilizavam fio de fibra picada e mantas (fibra de
vidro);
• Primeiras aplicações de tecidos em discos de
abrasivos e pranchas de surf;
• Indústria iniciou a utilização em escala na
década de 80.
Aeronáutico, náutico, elétrico, etc.
EUA década de 1950

5. O que são os reforços?
Ponto de vista em compósitos
• Materiais leves;
• Altas propriedades mecânicas;
Módulo de elasticidade, resistência à tração, flexão, compressão, impacto, etc.
• Utilizados em forma de fios contínuos (roving ou torcidos), fibra picada, mantas,
TECIDOS, etc.;
• Absorve impacto e dissipa energia;
• Fios recebem o “Sizing”* específico para melhor molhagem da resina.
* Sizing = Acabamento que a fibra recebe na fabricação para melhorar a interface entre matriz e reforço (Adesão).

6. PRINCIPAIS APLICAÇÕES
(COMPOSITES AVANÇADOS)

7. TIPOS DE FIBRAS
Fibra de vidro Fibra de carbono Fibra de aramida
... e/ou híbridos (mescla de fibras), fibras naturais (boro, cisal, etc.)

8. O que são tecidos de reforços?
• São fibras entrelaçadas, tecido propriamente dito;
• Resistência do tecido varia de acordo com a densidade dele (medido por
gramatura = g/m²);
• Quanto mais pesado o tecido, maiores são as cargas;
• Tem baixa deformação (máximo 3%);
• Podem ser híbridos e mesclarem até três fibras diferentes (V + C + A);
• Os fios que compõem os tecidos são chamados de trama e urdume;
• Urdume: Fios no sentido do
comprimento (longitudinal);
• Trama: Fios no sentido da
transversal;
• Ourela: Beirada do tecido
(amarração).

9. FIBRA DE CARBONO
• Fibra sintética multifilamento, derivado
do polímero (PAN – Poliacrilonitrila);
• Baixo peso e alta resistência;
• Propriedades bem superiores ao aço;
• Leve como madeira e plástico;
• Ruptura brusca.
Principais aplicações:
• Aeronaves e foguetes;
• Peças hospitalares e ortopédicas;
• Moldes;
• Carros e bicicletas de corrida;
• Reforço estrutural em vigas e colunas;

10. Então, porque tecidos de
fibra de carbono?
• Altas propriedades mecânicas;
• Baixo peso;
• Rigidez;
• Apelo estético;
• Estabilidade dimensional;
• Garantia de uniformidade de espessura;
• Cálculos precisos de resistência;
• Direcionamento preciso de esforços;

11. TECELAGENS
• TELA “plain”: É a tecelagem mais conhecida (1x1), ou seja, um fio por cima e outro por baixo
Vantagens:
• Fios mais amarrados;
• Fibras mais próximas;
• Estáveis;
Desvantagem:
• Pouco maleável;
TECIDOS DE FIBRA DE CARBONO
• BID 200g/m²
• BID 400g/m²

12. • SARJA “twill”*: Pode ser feita de diversas maneiras (2x2*, 3x1, 3x2) ou seja, dois fios
passando por cima e dois por baixo, três por um, etc...
Vantagens:
• Conformam bem peças e moldes curvos;
• Maleável;
• Fibras mais soltas;
• Boa fluidez.
Desvantagens:
• Tramas pouco estáveis;
• Baixo atrito das fibras.
TECELAGENS
TECIDOS DE FIBRA DE CARBONO
• BID 200g/m²
• BID 320g/m²
• BID 480 g/m²
• BID 640 g/m²

13. • CETIM: Tecelagem onde se consegue agrupar o maior número de fios em um centímetro, ou
seja, passam-se de 4 a 8 fios por cima e apenas um por baixo
• Utilização em geometria complexas;
• Extremamente maleável;
• Fios finos
• Boa molhagem
• Custo mais elevado;
TECELAGENS
TECIDO DE FIBRA DE CARBONO
• BID 400g/m²

14. • UNIDIRECIONAL: Maior quantidade de fios/cm no Urdume do que na Trama, ou
vice-versa.
• Direcionamento do esforço adequado;
• Custo;
• Pode ser de trama para adequar ao
processo;
• Baixa resistência no sentido que tem
pouca fibra.
TECELAGENS
TECIDOS DE FIBRA DE CARBONO
• UD 330 g/m²
• UD 600 g/m²
• UD 810 g/m²
• UD 900 g/m²

15. Gráfico de tensão e deformação
Relação Fibra x Resina
INFUSÃO À VACUO
HAND LAY UP
HAND LAY UP
HAND LAY UP
Este gráfico demonstra bem que quanto mais
rica em reforço for a relação “fibra x resina”
maior é a tensão (resistência).

16. INFUSÃO À VACUO
HAND LAY UP
PREPREGS
Performances X Processos
A chave do sucesso está na análise
prévia do processo a ser utilizado
na laminação da fibra de carbono.
Pontos cruciais:
• Produtividade
• Peso x Resistência
• Vida útil

17. Performances X Processos
Em todos estes métodos
Adiciona-se a resina sobre
uma fibra seca
Spray up
Infusão

18. Termofixas
(poliéster, epóxi, fenólica e vinil éster)
Termoplásticas
(poliamida, PET, PEEK, PPS, etc.)
MATRIZES PRE PREGS
Trata-se um tecido de reforço previamente impregnado com resina.

19. • (TERMOFIXO): Polímero de cura irreversível.
PRE PREGS
• Epóxi e fenólica;
• Frete e armazenamento refrigerado;
• Cura por ciclo de temperatura (horas);
• Pode-se aplicar vácuo
• Etilizar estufa para cura e/ou autoclave;
• Não reciclável (pode ser feito reuso);
• Média de temperaturas de trabalho 130º
/ 155º / 190º / 240º.

20. • (TERMOPLÁSTICO): Polímero de cura por termoformagem
PRE PREGS
• PA, PP, PEEK, PEK, PPS, etc;
• Características diversas de dureza;
• Fornecidos em tecidos e lâmina pré
formadas;
• Rápida conformação (2 min);
• Prensagem a quente;
• Reutilizável;
• Reciclável
• Média de temperaturas de trabalho:
150º / 190º / 240º / 270º / 350º.

21. COMPARATIVO ENTRE AS FIBRAS:
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Propriedade Unidade
Fibra de
Vidro
Fibra
Aramida
Fibra de
Carbono
Densidade g/cm³ 2,66 1,44 1,76
Resistência à
tração
MPa 2000 2950 4500
Nota: Pode-se dizer que um
tecido de fibra de vidro de
500g/m², pode ser
substituído por um tecido de
aramida de 200g/m² ou um
tecido de fibra de carbono
150g/m²
Elongação % 3,0 2,7 1,9
Módulo de
Elasticidade
GPa 82 107 240

22. Material
Densidade
(g/cm³)
Mód. de Elast.
(GPa)
Resist. à Tração
(MPa)
Aço 1010 7,87 207 365
Alumínio 6061 2,70 69 310
Compósito Carbono+Epóxi 1,55 138 1550
Compósito Aramida+Epóxi 1,38 76 1378
Compósito Vidro E+Epóxi 1,85 39 965
FERROSOS X COMPÓSITOS

23. DIFERENÇA DE PRODUTIVIDADE
PRE PREGS
Grosso modo, pode-se dizer que enquanto que com o pre-
preg feito a partir de resinas termofixas pode-se fabricar
uma peça por dia, com o pre-preg termoplástico pode-se
fabricar uma peça menos de uma hora.
Dependendo do processamento, podem-se obter até
várias peças por hora.
Produção com
prepreg termofixo
Produção com
prepreg termoplástico

24. IDEIAS DE PEÇAS

25. Obrigado!
Florianópolis/SC
Brasil
Abr/2018