Materiais compósitos na indústria aeronáutica

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A partir da década de 60, os materiaiscompósitos de alto desempenho foramintroduzidos de maneira definitiva na indústriaaeroespacial.

Desenvolvendo de fibras de carbono, boro,quartzo,

Flexibilizando os projetos estruturais, atendendoas necessidades de desempenho em vôo deaeronaves e veículos de reentrada

Boro

Quartzo

Fibra de carbono

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Os avanços dos compósitos criaram novas oportunidadespara estruturas de alto desempenho e com baixo peso.

Favorecendo o desenvolvimento de sistemas estratégicos,como na área de mísseis,foguetes e aeronaves degeometrias complexas.

Revestimentos de aeronaves também foram obtidos

especificamente para minimizar os efeitos de corrosão,erosão e minimizar sinais de infravermelho.

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1. Elevada resistência e rigidez

2. Versatilidade das propriedades

3. Multiplicidade de técnicas de fabricação

4. Resistência à corrosão5. Propriedades não-magnéticas

6. Bom isolante térmico

7. Boa resistência à fadiga

8. Custos de manutenção reduzidos

9. Facilidade de apliação

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Reduz seu peso de 20 a 30% em comparação com Alumínio

Reduz gasto de energia no processo de fabricação.

25% na redução do custo final de obtenção das peças.

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Os materiais metálicos levam vantagem ainda na questão da

proteção da instrumentação eletrônica

Propagando a corrente elétrica, não possuindo ponto deconcentração térmica, ocasionando queima ou propagação dechamas

Raio atingindo avião

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Utilizados na obtenção de componentes internos:

Externos,

Nervuras de asas em aeronaves da Boeing,

Trem de pouso, Radome do Hércules,

Flaps,

Partes estruturais do F-16,

Bordas de ataque,

Etc.

Radome

Trem de pouso

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BMI- Bismaleimida

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A proporção de alumínio no peso émaior do que nos aviões dosconcorrentes .

81% Alumínio

13% de compósitos.

Embraer 170

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70% do peso é alumínio; 11%, aço

7%, titânio

11% são materiais compósitos

Boeing 777

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61% do peso é alumínio 3%, aço

7%, titânio;

25% são compósitos.

Airbus A-380

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No “fin” traseiro, reduziu-se o peso em 20%, em relação ao alumínio. Éconstruído em 95 peças, enquanto anteriormente compreendia 2076peças. Dimensões do fin: 8,3m de altura e 7,8m de largura.

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• Uso de compósitos num Harrier AV-8B II. Cerca de 26%do peso desta aeronave é em compósito, na suagrande maioria de carbono/epoxy.

• Estabilizador horizontal do Harrier AV-8B II a entrar no

autoclave para iniciar o processo de cura. 

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Devido a corrida espacial novos desenvolvimentos foramfeitos na área de compósitos carbono/carbono

Maior resistência à oxidação, corrosão e alta temperatura.

Sendo utilizado em gargantas de tubeiras de foguetesimpulsionados à base de propelente sólido e cones deexaustão de aeronaves.

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Construída em compósitos de fibras de carbono commatrizes epóxi e bismaleimida.

Apresentando,ainda, a característica de baixa detecçãopor radares.

A geometria esse avião, associada ao uso de materiaiscompósitos e revestimentos específicos, que favorecem aabsorção da radiação eletromagnética na faixa demicroondas.

Lançamento da aeronave F-117,

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Uma nova geração de resina termorrígida modificada comtermoplásticos, as bismaleimidas

Aplicações de alto desempenho no setor aeronáutico

F-22

F-117B-2

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Combinação única de alta temperatura de serviço

Excelentes propriedade mecânicas

Até cerca de 180°C em condições úmidas, exibindo tolerânciaa danos superior às melhores resinas epóxi.

Utilizadas na faixa de temperatura de 232-288°C, apresentando

comportamento semelhante à poliimida PMR-15.

Permitem o uso do processo RTM.

( Modelagem de transferência de resina )

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Sendo que, 50% do peso emcompósito é constituído damatriz de resina BMI

Sendo 35% de material

compósito polimérico

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Polímero: do grego poli + meros – é ummaterial constituído por moléculas degrandes dimensões, macro-moláculas,que contêm na sua cadeia centralunidades repetitivas, os monómeros,

unidos por ligações fortes (covalentes);em contrapartida, as ligações entre asmoléculas são mais fracas

Termoplástico: são polímeros quefundem quando aquecidos e assumemformas específicas neste estado queretêm quando arrefecem; esteprocesso pode, em princípio, ser repetido sem perda significativa depropriedade

Termorigidos: são polímerosaltamente reticulados formados atravésde reações químicas irreversíveis,constituídos por uma redetridimensional; devido à presença dasreticulações estes materiais nãofundem quando aquecidos.

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É uma poliamida aromática que tem umaexcepcional relação resistência/peso

Constituído por uma matriz de resina determoendurecível e fibras de aramido.

Alta tenacidade

Aumenta resistência da estrutura até 37vezes

Fibra de kevlar 

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Redução drástica da fadiga,

Maiores valores de resistências ao impacto e ao fogo,

Baixa absorção de umidade

Temperatura de serviço mais elevada

Grande versatilidade na produção em série,

Exibindo propriedades mecânicas iguais ou superiores àsapresentadas pelos compósitos termorrígidos.

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Zirconio (falso diamante), utilizado para revestimento deturbina

Poliamidas, poliimidas,PEEK [poli(éter-éter-cetona)], PEI

[poli(éter-imida)], PPS [poli(sulfeto de fenileno)], PSU

(polisulfona)

Atendendo a requisitos de resistência mecânica na faixa de – 60 a 200°C,

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Ontem (Airbus A300/310)

Compósitos

9%

Aço

13%

Titânio

6%

Diversos

5%

Ligas leves

67%

Hoje (Airbus A320/340)

Aço

13%

Titânio

6%Diversos

5%

Compósitos

18% Ligas leves

58%

Amanhã (A380)

Aço

Titânio Diversos

Compósitos

Ligas leves