Um Avanço na Indústria Aeroespacial

COMPÓSITOS:

Um avanço na Indústria Aeroespacial

Elisa Guimarães*

Karine Tatiane Pruzel*

Lidiane Brum*

Pâmela Magarinos da Silva*

Raquel Cunha Melo*

Resumo: Com o avanço do mundo da construção e alvenaria, houve a necessidade de se criar um material forte, rígido, com alta resistência ao impacto e a corrosão. Deste modo, surgiu de pesquisas, um material chamado de compósito, que como o próprio nome sugere, é uma composição de materiais que satisfaz essa necessidade de propriedades. São combinados de polímeros, cerâmicas e ligas metálicas. Assim, podemos citar alguns exemplos deste, como madeira, osso e concreto. Compósitos usam certos tipos de materiais ultra resistentes, que fazem com que  haja um atrativo muito grande para a indústria aeroespacial. O avanço nessa área, a partir dos anos 60, possibilitou a indústria aeroespacial que os usasse, pois tem um alto desempenho e um baixo peso, facilitando assim a sua decolagem, ou uso com fins militares.

Palavras-chaves: polímeros, compósitos, aeroespacial

*Acadêmicas do 4° nivel do curso de Engenharia Química da Universidade de Passo Fundo;

Disciplina Ciência dos Materiais, ministrada pelo Educando Nilo Scheidmandel

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Introdução

Compósitos são compostos de 2 fases: uma é denominada matriz, que é continua e circunda a outra fase, a chamada fase dispersa. Uma das fases dispersas mais usadas é a fibra vidro, um composto de fibras embutidas num material polimérico. (CALLISTER, 2002) Estes tem a característica de reunir as melhores propriedades de cada componente, produzindo um produto superior aos seus componentes separados. Por exemplo, a alta resistência das fibras de vidro é combinada com a ductilidade da matriz de polímeros, para produzir um material forte, capaz de suportar a carga normal exigida de um material estrutural. Como a fibra de vidro, há a madeira, a qual é formada por uma série de fibras, as quais reforçam sua estrutura, e o concreto, um tipo de compósito agregado, formado de uma matriz cimento-silicato. Outro compósito que atende aos requisitos de ductilidade e resistência é aquele em que as fibras da fase dispersa são feitas de carbono. Esse material é abundantemente usado na fabricação de aeronaves, pois apresenta também leveza.

Existe uma grande preocupação na indústria aeroespacial na escolha de materiais, o que faz com que haja sempre novas pesquisas associadas a esse assunto.  Os aviões são basicamente construídos de titânio, aço e alumínio, porém há avanços tecnológicos que procuram substituir parcialmente estes metais por materiais à base de polímeros e fibra de carbono que garantem ser mais leves e possuírem grande resistência à corrosão e à deformação interna, força mecânica, propriedades anti-chama e propriedades de liberação de fumaça. Outra característica importante é a facilidade na fabricação e redução dos custos operacionais das aeronaves.

Com o advento da corrida espacial novos desenvolvimentos foram feitos na   área de compósitos carbono/carbono, com maior resistência à oxidação, garantindo o seu uso em gargantas de tubeiras de foguetes impulsionados à base de propelente sólido e cones de exaustão de aeronaves. (REZENDE, 2000)

O objetivo deste trabalho, idealizado pelo nosso Educando Nilo S., deve-se a uma revisão bibliográfica a respeito desse assunto - para conhecimento do grupo, como também aos colegas interessados pelo assunto – e definirmos o modo como ele é feito.

1 Compósitos

         De uma maneira geral um compósito pode ser considerado como qualquer material multifásico que possua uma quantidade significativa de propriedades de ambas as fazes que o constituem de modo a ser obtida uma melhor combinação de propriedades.

Um compósito é um material multifásico que é feito artificialmente, em contraste com um material que ocorre ou que se forma naturalmente. Além disso, as fases constituintes devem ser quimicamente diferentes e estar separadas por uma interface distinta. (CALLISTER, 2006, p. 423)

 

Segundo a Associação Latino-America de Materiais Compósitos – Almaco, compósitos são materiais de moldagem estrutural, formados por uma matriz que é a fase contínua polimérica e reforçada por fibras, que por sua vez envolve a outra fase, chamada de fase dispersa ou descontínua, as quais se agregam físico-quimicamente após a cura, (um processo de crosslinking polimérico).

A fase polimérica é geralmente composta por uma resina termofixa do tipo poliéster insaturada (ortoftálica, tereftálica, isoftálica ou bisfenólica), dissolvida em solvente reativo como estireno ou ainda uma resina éster vinílica ou epóxi. Resinas especiais como as fenólicas, de poliuretano e de silicone são utilizadas em aplicações especiais. (ALMACO, 2014). E a fase descontínua normalmente é formada por fibra de vidro, aramida ou de carbono dependendo da aplicação final.

Na moldagem dessas duas fases ocorre o que chamamos de crosslinking polimérico, através de um processo de cura, onde se acoplam as duas fases proporcionando assim ao material final, propriedades especiais, como a leveza, flexibilidade, durabilidade, resistência e adaptabilidade. E são essas propriedades que garantem aos compósitos o título de produto do futuro.

2 Compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono

Por meados da década de 50 e 60, surgiram no Japão as primeiras fibras de carbono modernas. Sua produção iniciou-se na Inglaterra no ano de 1963, como reforço em compósitos. Já sua comercialização se deu no ano de 1971 pela Union Carbide.

Na produção dos compósitos reforçados com fibras de carbono (CRFC) representado na (Figura 1) as principais matérias primas são: o piche, o rayom e a poliacrilonitrila (PAN). A poliacrilonitrila apresenta 60% de carbono e fornece dois tipos de fibras: A de alta elasticidade, tratadas termicamente entre 2500ºC a 3000°C e a de alta resistência à tração, termicamente tratada entre 1000°C a 1600ºC.

                    Figura 1: Tecido de Fibra de Carbono.

[pic 1]

                                   Retirado do artigo: Reforço Estrutural com Compósitos de Fibra de Carbono.