Aula 12 Compósitos

Prévia do material em texto

Materiais Compósitos 
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais 
PMT 3110 - Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia 
 
Roteiro da aula 
• Definição de material compósito. 
• Compósitos: matriz, cargas (fibras, particulados) e interfaces. 
• Tipos de materiais compósitos: CMP, CMM, CMC. 
• Exemplos de materiais compósitos: concreto, madrepérola, ossos e madeira. 
• Classificação dos materiais compósitos e compósitos estruturais. 
• Exemplos de materiais produzidos com materiais compósitos: aeronáutica, 
naval, automobilística, etc. 
• Principais materiais de reforço e fibras de carbono. 
• Compósitos e Métodos de fabricação: matriz polimérica, matriz cerâmica e 
matriz metálica. 
• Propriedades mecânicas e regra das misturas. 
• Influência do tamanho das fibras, orientação, carregamento transversal e 
longitudinal. 
• Falha e defeitos dos materiais compósitos. 
Anexos 
• Detalhamento de classificações de compósitos 
• Processo de manufatura de fibras de carbono e de vidro (composições). 
 
 
 
 
 
2 
Definições e Introdução 
• Material multifásico cujas propriedades sejam 
uma combinação benéfica, sinergia(*), das 
propriedades das duas ou mais fases que o 
constituem. Usualmente constituído por 
matriz (fase contínua) e reforço (partículas 
ou fibras). 
 
Compósitos: matriz + reforço 
Sinergia: deriva do grego synergía, cooperação sýn, juntamente com érgon, trabalho. 
É definida como o efeito ativo e retroativo do trabalho ou esforço coordenado 
de vários subsistemas na realização de uma tarefa complexa ou função, também 
denominado de ação combinada. 
A junção (união) das parte 
produz resultado superior às 
Partes avaliadas separadamente. 
3 
Materiais compósitos X alumínio 
Fonte: Aerocomp Ltd. 
C 
A 
R 
G 
A 
(MPa) 
 
DEFORMAÇÃO (%) 
Aramida: Kevlar ® Dupont 
4 
Matrizes: Aglutinam e colam as cargas de reforço adicionadas, podem ser 
polímeros termoplásticos, termorrígidos, bio-resinas (proteínas) ou mesmo vidros 
e materiais inorgânicos. São as fases contínuas. 
Reforços: são empregados para modificar (e melhorar) as propriedades 
(mecânicas, térmicas, estruturais, etc.). Podem ser materiais particulados, 
fibrosos (contínuos ou não), naturais, sintéticos, orgânicos, inorgânicos, 
metálicos, etc. São as fases descontínuas (dispersas). 
Interfases: as interfases dividem a matriz (fase contínua) do reforço (fase 
descontínua) sendo de grande importância nas propriedades dos 
materiais compósitos. As interfases podem ser internas ou externas. 
 
5 
Classificação: Uma classificação muito empregada aos materiais compósitos é sua 
divisão de acordo com o tipo de sua matriz, dividindo-os em: compósitos de 
matriz cerâmica (CMC), compósitos de matriz polimérica (CMP) e compósitos de 
matriz metálica (CMM). 
CMP 
CMM 
CMC 
6 
Compósitos tradicionais 
Concreto armado: matriz (cimento Portland + 
areia + 
 água) + agregado (brita) + aço. 
 
Fibrocimento: 
7 
Compósitos naturais: madrepérola 
CaCO3: 84 a 95% (aragonita) 
Proteínas: (conchiolina e perlucina) 
Biopolímeros 
- quitina: (C8H13O5N)n 
- lustrina: > 1.400 aminoácidos 
 
Cristais de 
aragonita 
Conchiolina 
Cristais de aragonita 
8 
Madeira: Lignina + Hemicelulose + Celulose 
Diferentes tipos de madeira 
diferem entre si em termos 
de composição química, 
microestrutura interna 
(madeira macias e madeiras 
duras) e quantidade de 
polímeros contidos. 
9 
Hemicelulose é um polímero de baixa massa molar 
composto por açúcares de cinco e seis átomos de carbono. 
A celulose é um polímero de cadeia longa, composto por 
dezenas de milhares de unidades de glucose. Lignina é um polímero fenólico de alta massa molar com 
estrutura complexa . 
Fibrila 
Micro- 
fibrila 
Celulose 
 Hemicelulose 
 
Parede celular 
Madeira 
Lignina 
10 
Ossos: Diferentes configurações de porosidade 
(compacto ou esponjoso) e polímeros (colágeno) 
Ossos: osteócitos + osteoblastos 
(colágeno, proteoglicanas e glicoproteínas ) 
Hidroxiapatita: ~50% 
Matéria orgânica + fluidos: ~50% 
 
Hidroxiapatita: Ca10(PO4)6(OH)2 
osso esponjoso (trabecular) 
Osso 
compacto 
(cortical) 
11 
Classificação dos Materiais Compósitos 12 
Compósitos estruturais: laminados 
• Produzem estruturas leves e resistentes, com aplicações em 
aeronáutica, indústria espacial, construção civil, etc. 
LAMINADOS E PAINÉIS EM SANDUÍCHE 
Laminado estrutural tipo colmeia: 
(A e D) Compósito 
(B) Folha superior (com adesivo) 
(C) Colmeia 
D 
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson 
Learning™ is a trademark used herein under license. 
13 
Tendências e previsões de crescimento e vendas 
do mercado de fibras de carbono 
14 
Indústria automobilística: Lamborghini 
(sesto elemento) 
O Sesto Elemento pesa apenas 
999 kgf 
Novo processo de produção: onde um 
composto pastoso de fibra de carbono 
e epoxi que é injetado a alta pressão em 
moldes especiais, com liberdade de forma. 
Este novo material foi chamado 
de ForgedComposite (compósito forjado, em 
alusão aos processos de forjamento de alta 
pressão em moldes fechados). 
15 
Compósitos para produção de turbinas 
eólicas: mercado que mais cresce no mundo 
• 1)Root: SPRINT Infusion Prepreg, 2) Shear Web: Infusion Prepreg SPRINT, 2a) Corecell 3) 
Spar: Glass UD; Carbon UD; Airstream, 4) Shell: SPRINT Prepreg Infusion, 4a) Infusion 
Core, 4b) Prepreg Core, 5) Priming: UV Gelcoat CR3400, 5a) SPRINT IPT, 6) Finishing: 
PU Paint, 6a) Epoxy Gelcoat, 7) Structural Adhesive: SP340; SP340LV 
http://www.gurit.com Prepeg: pré-impregnado 
Infusion: infusão 
Priming, finishing, PU – tratamentos superficiais, pintura ( epoxi, e poliuretano) 
16 
Compósitos na indústria naval: 
 
-Navios bélicos; 
-Sistemas de manutenção 
-Mastros de veleiros 
-Barcos de resgate até caiaques .... 
Trimaran de 63 metros 
de comprimento em 
fibra de carbono 
construído para a 
marinha da Indonésia. 
17 
Compósitos na 
indústria 
aeronáutica 
Novo Boeing 787 
Dreamliner, o primeiro 
avião comercial a ser 
construído com mais de 
50% de compósitos de 
fibra de carbono. 
18 
O caça europeu Typhoon (Eurofighter) possui estrutura 
leve e em sua construção são empregados mais de 82% 
de compósitos reforçados com fibra de carbono e 12% de 
fibra de vidro. A vida estimada da aeronave é de 6.000 
horas de voo. 
Assento ejetável: 
partes estruturais 
em fibra de carbono. 
Indústria aeroespacial & 
defesa: Caça Typhoon 
(Europa) 
Propriedades de alguns materiais de reforço 
2 a 8 vezes 
 menor 
2 a 2,5 
 vezes 
 maior 
2 a 7 
vezes 
 maior 
20 
Comparação entre as várias fibras de reforço dos 
materiais compósitos 
Micrografia (elétrons secundários) de uma fibra de carbono de alta 
resistência, com diâmetro de 7 µm – Toray/França. 
US$/Kg 
Whiskers: Monocristais, altíssima resistência, caros. 
 
Fibras: Policristais ou amorfos, finas. 
Ex: fibras de carbono, fibras de vidro, etc. 
 
Nanofibras: Nanotubos ou nanofibras de carbono 
(ou outros elementos) com diâmtro < 100 nm. 
 
Arames: Diâmetros dezenas de microns 
ex.: arame nos pneus (steel cord). 
 
21 
http://www2.dupont.com/personal-protection/en-us/dpt/ua/composites.html 
Fibra 
de vidro 
Fibra de aramida 
 (Kevlar) 
Fibra de carbono 
Yarns 
(fios têxteis) 
Organização da Fase Reforçante 22 
Compósitos de matriz polimérica 
Os compósitos de matriz polimérica são a maiorclasse dos materiais 
compósitos tanto em possibilidades de combinação (matrizes 
poliméricas) quanto em volume de produção e venda. Porém, a 
manufatura de materiais compósitos também está sujeita e falhas e 
defeitos de fabricação que diminui a resistência e a vida útil dos 
materiais produzidos. 
Nylon-6,6 + SEBS-g-MA com reforço: fibra de 
vidro, (aplicação automobilística). 
 
Nylon-6,6: [-OC-( CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-] 
SEBS: estireno - etileno/butileno - estireno 
MA: anidrido maléico 
23 
Alguns métodos de produção de compósitos de 
matriz polimérica: 
Moldagem por compressão - Termoformagem 
A carga de material é comprimida em um molde pré-
aquecido tomando a forma da cavidade do molde. O 
material pode sofrer polimerização formando ligações 
cruzadas devido ao aquecimento (polímero termorrígido). 
Moldagem por injeção 
O polímero fundido (normalmente termoplástico) é 
misturado com fibras curtas de reforço ( 10 a 40%) é forçado 
sob pressão em uma cavidade que dará forma ao material. 
Moldagem por transferência 
É um processo de molde fechado, no qual uma quantidade pré-
pesada de polímero é pré-aquecida em uma câmara separada 
(câmara de transferência) e então forçada para um molde também 
pré-aquecido com fibras de reforço tomando a forma da cavidade e 
impregnando as fibras e sofrendo reações de cura enquanto é 
aplicado calor e pressão no molde. 
24 
Compósitos com elevado 
teor de reforçante 
• Vários processos podem ser 
empregados na fabricação de 
estruturas reforçadas com 
fibras. A escolha do método de 
fabricação está intimamente 
ligada ao tipo de material, 
geometria, processamento e 
aplicação. São exemplos: 
 
- Pré-peg (impregnação com 
resina); 
- Enrolamento filamentar; 
- Pultrusão, para produção de 
peças de simetria contínua. 
 
 
Processo de enrolamento 
filamentar 
25 
Compósitos de matriz metálica 
• Em alguns caso este compósitos são denominados como cermets. 
Em sua grande maioria os CMM são compostos por carbetos 
cementados como carbeto de titânio (TiC) carbeto de tungstênio (WC) 
e carbeto de cromo (Cr3C2). Carbeto de tantalo (TaC) são menos 
comuns. 
 
• A matriz usualmente é composta de cobalto ou níquel, porém podem 
ser de Al, Ti, Mg, Fe, Cu. 
 
 
Compósito de SiC em matriz de 
alumínio. (70% de volume) 
Compósito de fibras de 
carbono (Chopped) em 
matriz de cobre. 
26 
Micrografia (aumento aproximado de 1.000 
vezes) de um compósito de matriz metálica: 
contendo 85% WC e 15% Co; 
 (photo courtesy of Kennametal Inc.) 
WC confere a dureza e a 
resistência ao desgaste 
necessários ao corte de 
concreto. O cobalto 
confere tenacidade. 
Compósito de metal-duro (WC-Co) 
27 
Compósitos de matriz cerâmica (CMC) 
• Nesta classe temos o concreto como principal exemplo, 
porém materiais cerâmicos refratários para aplicações 
em elevadas temperaturas são vastamente empregados 
na indústria química, petroquímica, metalúrgica e 
aeronáutica. 
 
Turbina JSF F136 contendo parte de CMC, cortesia GE 
28 
Compostos híbridos: 
 
Material produzido com diferentes tipos de 
matrizes e cargas de reforço, exemplo: matriz 
SiC-Si-SiC 
Fabricação de CMC – SiC-Si-SiC (infiltração de silício em fase líquida) 
Matriz: 
SiC + Si 
Fibras: SiC 
29 
Propriedades Mecânicas dos 
Compósitos 
• O comportamento mecânico dos materiais compósitos dependem de 
vários fatores, porém, sempre estão relacionados com as 
características da matriz e da carga (fibras ou particulados). 
• No caso de materiais compósitos contendo partículas dispersas 
(partículas grandes, acima de 1 mícron (1 µm) o efeito das partículas 
dispersa na matriz pode ser descrito pela regra das misturas. Que 
descreve o comportamento mecânico em função da concentração 
(fração volumétrica) das fases presentes. 
• Quando as partículas são grandes, a matriz transfere parte da carga 
para a fase dispersa. Porém, quando as partículas são pequenas 
 (nanométricas, < 100 nm) o aumento da resistência se 
 dá por fenômenos atômicos ou moleculares. 
Regra das misturas (3 componentes) 
30 
P 
R 
O 
P 
R 
I 
E 
D 
A 
D 
E 
 
COMPOSIÇÃO ( % volume B) 
Regra das misturas (ROM): O todo é igual a soma 
das partes 
ROM: Rule Of Mixtures 
X (Propriedade) e V (Volume) 
Sistema binário: A e B com suas propriedades: XA e XB 
31 
Regra das misturas modificada (MROM): O todo é 
igual a soma das partes incluindo efeitos das 
interfaces, defeitos, etc. (desvio da idealidade). 
P 
R 
O 
P 
R 
I 
E 
D 
A 
D 
E 
 
COMPOSIÇÃO ( % volume B) 
MROM: Modified Rule Of Mixtures 
X = (X1)(V1)(l1) + (X2)(V2)(l2) + (X3)(V3)(l3) + .... + (efeito dos defeitos) 
Propriedades ( XA, XB, ...XN, dependem de: 
-Composição das fases; 
-Interfaces de ligação; 
-Defeitos das interfaces; 
-Arranjo das fases, etc. 
 
X A,B, ... N = Propriedade 
V 1,2,...N = Volume 
I 1,2,... N = Interfaces 
32 
Compósitos com Carga de Partículas 
Grandes 
•Regra das misturas: 
- Propriedades dependem das frações 
volumétricas das fases. 
Módulo de elasticidade varia entre 
 
Limite superior: 
 
 
Limite inferior (regra inversa): 
ppmmc VE+VE=(u)E
mppm
pm
c
EV+EV
EE
=(l)E
Partículas de W em cobre: 
 
Existe o limite superior e o limite 
inferior para os módulos de Young (E), 
em função da mistura entre as fases. 
33 
Compósitos com Fibras 
• Os compósitos contendo fibras, são a classe de 
compósitos que mais tem aumentado de importância e 
de volume de produção. A vantagem de inserção de 
fibras é decorrente da sua baixa densidade, alta 
resistência mecânica e elevado módulo de elasticidade. 
 
- Resistência a tração: σf 
- Módulo de elasticidade: E 
- Densidade relativa: d 
- Resistência específica: σf/d 
- Módulo específico: E/d 
 
f 
Ef 
Em 
f - fibra ; 
m - matriz 
df = m/v = m/(Lxr
2) 
r 
L (comprimento da fibra) 
34 
Influência do Comprimento da Fibra e da Adesão 
Resistência depende do quanto/como a carga é transferida 
para a fibra. 
 
 
 
 
 
Compósitos reforçados com fibras requerem uma adesão moderada 
entre matriz e fibra : 
- uma alta adesão entre as duas fases confere boa resistência 
mecânica pela transferência eficiente de carga da matriz para as 
fibras, porém o material torna-se frágil. 
- uma baixa adesão resulta em baixa resistência mecânica, mas a 
energia absorvida na fratura aumenta por dissipação de energia 
durante o processo de descolamento da fibra (puxamento da fibra – 
fiber pullout). 
alta 
adesão 
baixa 
adesão 
35 
Influência do comprimento da fibra 
A tensão entre a fibra e a matriz depende da área de interação entre elas, 
sendo que em fibras muito pequenas há uma grande distorção em torno da 
fibra (ponta da fibra). Já fibras mais longas possuem uma distribuição de 
tensão mais homogênea. 
Onde: 
σf: limite de resistência da fibra; 
df: diâmetro da fibra; 
τc: resistência ao cisalhamento da 
interface matriz-fibra (adesão). 
Comprimento crítico das fibras (ℓc ) 
“Fibras contínuas”: ℓ > 15 ℓc 
“Fibras curtas”: ℓc < ℓ < 15 ℓc 
“Fibras muito curtas”: ℓ < ℓc 
 
Em compósitos com fibra de vidro ou carbono, 
 ℓc ~ 1mm para df ~ 1μm 
 ℓc = (σf df )/2 τc 
36 
• Quando o processo de fabricação garante que as fibras fiquem 
alinhadas, surge a anisotropia das propriedades: 
• Propriedades dependem da direção em que se aplica a carga, em 
relação à direção das fibras. 
 
Influência da orientação das fibras 
Direção 
longitudinalDireção 
 transversal 
Falha da fibra Falha da matriz 
Fibras descontínuas 
 alinhadas 
Fibras descontínuas 
 não alinhadas 
37 
σ’m 
σ*m 
CURVA TENSÃO X DEFORMAÇÃO 
NO CARREGAMENTO 
LONGITUDINAL 
Estágio I: fibra e matriz escoam elasticamente 
Estágio II: matriz entra em regime plástico 
Falha em εf* mas pode não ser catastrófico ! 
σ*f tensão de ruptura da fibra. 
σ*m tensão de ruptura da matriz. 
σ´m tensão na matriz na ruptura da fibra 
(*f ). 
σ*cl tensão de ruptura do compósito. 
*f deformação total da fibra e do 
compósito. 
*m deformação total da matriz. 
lm início da deformação plástica da 
matriz (limite de escoamento) longitudinal. 
Vf: volume de fibras: 50% 
38 
Fc = Fm + Ff ; então: 
 
c Ac = m Am = f Af - dividindo pela área da sessão transversal temos: 
 
c = m (Am/Ac) + f (Af/Af) - onde (Am/Ac) e (Af/Af) são respectivamente a fração em área 
das fases de matriz e de fibras, que podem ser aproximados a suas frações volumétricas Vm 
e Vf, onde Vf = Af/Ac, então temos: 
 
c = m Vm + f Vf - Estado de deformação homogênea e equivalente, temos: 
 c = m + f e, dividindo cada termo da equação pela deformação 
chegamos em: 
 
Ecl = EmVm + EfVf - l: longitudinal; 
 
Ecl = Em(1-Vf) + EfVf 
 
Comportamento elástico dos compósitos: 
carregamento longitudinal (em um estado de 
deformação homogênea) 
• Considerando-se um carregamento realizado na 
direção do alinhamento das fibras contínuas, 
podemos escrever que: Lembrando que: 
= F/A e E= / 
Sessão transversal 
Vf + Vm = 1 
Ff/Fm = (EfVf)/ (EmVm) 
Módulo de elasticidade para compósitos 
contendo fibras longas e alinhadas sob 
carregamento na direção longitudinal ! 
39 
Carregamento transversal 
Carregamento transversal, temos: 
c = m = f =  (estado de mesma tensão), temos também que: 
 
 c = mVm + fVf então: 
 
 /Ec = Vm/Em + Vf/Ef , dividindo ambos os lados por  , temos: 
 
1/Ect = (Vm/Em) + (Vf/Ef) 
 
Ect = EmEf/(VmEf + VfEm) = EmEf/((1-Vf)Ef + VfEm) 
 
Expressão para determinação do módulo de elasticidade 
Válida para compósitos contendo fibras longas alinhadas, 
sendo aplicada carga na direção transversal das fibras. 
Comportamento elástico dos compósitos: carregamento 
transversal (em um estado de deformação homogenia) 
40 
Limite de resistência longitudinal do 
compósito 
• Quando há fratura das fibras, 
tem-se a transferência da tensão 
para a matriz. Neste caso, pode-
se assumir que f* < m* 
 
Assim a expressão: c = mVm + 
fVf pode ser adaptada na 
seguinte expressão de tensão 
longitudinal de fibras contínuas 
alinhadas sujeitas a deformação 
longitudinal sob tensão. 
 
 onde: 
*f : limite de resistência da fibra; 
’m : tensão sofrida pela matriz. 
 
*cl = ’m (1-Vf ) + *f Vf 
Fração volumétrica das fibras , Vf 
R
es
is
tê
n
ci
a 
d
o
 c
o
m
p
ó
si
to
, 
* c
l 
41 
Principais defeitos de peças de materiais 
compósitos 
Exemplos de defeitos observados 
em compósitos 
 
a)Descontinuidade da fibra; 
b)Sobreposição; 
c)Falta de folha; 
d)Inclusão 
e)Bolha; 
f)Descolamento; 
g)Descontinuidade das 
 terminações (ply drop-offs) 
h) Estrias/rugas. 
Defeitos de fabricação podem ser ocasionados pelo 
descontrole de variáveis do processo, que incluem 
dispersão ou alinhamento das fibras, presença de ar 
(bolhas) durante as etapas de colagem/resinagem dos 
“pre-pegs”, bem como pela incorporação de partículas 
externas do ambiente, etc. 
42 
Mecanismos de falha dos compósitos 
• Matrix cracking (ruptura da 
matriz) 
• Micro-buckling 
• Debonding (descolamento) 
• Delamination (delaminação) 
• fibre pullout (puxamento) 
• kink bands 
• cone of fracture (cone de 
fratura) 
 
Os mecanismos de falhas dos materiais compósitos são complexos e depende 
não só das propriedades da matriz e das fibras e das propriedades das 
interfaces entre eles mas, também dos métodos de construção, fixação do 
material às estruturas. Este tema foge do conteúdo desta disciplina 
introdutória e poderá ser visto em disciplinas mais específicas sobre o assunto. 
43 
Exemplos de falhas em materiais compósitos 
Micro-buckling 
Fratura da fibra Delamination 
Kink bands 
44 
Em função da carga aplicada, a matriz separa-se da fibras, 
sendo estas fraturadas. A criação de novas superfícies 
dissipam energia de fricção (matriz-fibras). Este é um típico 
mecanismo de tenacificação dos materiais. 
Puxamento: Fibre pullout 45 
Descolamento: (fibre-matrix debonding). O descolamento é 
um mecanismo onde a fibra separa-se da matriz. 
Descolamento de fibras de vidro em uma matriz polimérica. 
escarpas 
Marcas de 
penas e de rios 
Fibra de 
vidro 
Matriz 
46 
Resumo 
• Definição de material compósito. 
• Compósitos: matriz, cargas (fibras, particulados) e interfaces. 
• Tipos de materiais compósitos: CMP, CMM, CMC. 
• Exemplos de materiais compósitos: concreto, madrepérola, ossos e 
madeira. 
• Classificação dos materiais compósitos e compósitos estruturais. 
• Exemplos de materiais produzidos com materiais compósitos: 
aeronáutica, naval, automobilística, etc. 
• Principais materiais de reforço e fibras de carbono. 
• Processo de manufatura de fibras de carbono e de vidro 
(composições). 
• Compósitos: matriz polimérica, matriz cerâmica e matriz metálica. 
• Métodos de fabricação. 
• Propriedades mecânicas e regra das misturas. 
• Influência do tamanho das fibras, orientação, carregamento 
transversal e longitudinal. 
• Falha e defeitos dos materiais compósitos. 
 
 
 
 
47 
Bibliografia 
ENGINEERING COMPOSITE MATERIALS 
Bryan Harris, The Institute of Materials, London, 1999 
 
COMPOSITE MATERIALS HANDBOOK, VOLUME 3. POLYMER 
MATRIX COMPOSITES MATERIALS USAGE, DESIGN, AND ANALYSIS 
DEPARTMENT OF DEFENSE HANDBOOK, MIL-HDBK-17-3F, Volume 3 
of 5, 17 JUNE 2002. 
 
CALLISTER, capítulo 16 – Compósitos. 
 
COMPÓSITOS ESTRUTURAIS – tecnologia e prática, M. C. Rezende – 
ed. Artliber. 
 
•Amostras na aula: http://www.hurner.com.br 
•Notícias: http://www.compositesnews.com/ 
•Associação Brasileira de Mat. Compósitos: http://www.abmaco.org.br 
•http://www.jeccomposites.com 
•http://oea.larc.nasa.gov/PAIS/Concept2Reality/composites.html 
 
48 
Matrizes: Aglutinam e colam as cargas de reforço adicionadas, 
podem ser polímeros termoplásticos, termorrígidos, bio-resinas 
(proteínas) ou mesmo vidros e materiais inorgânicos. São as fases 
contínuas. 
A
N
EX
O
 
49 
Reforços: são empregados para modificar (e melhorar) as propriedades 
(mecânicas, térmicas, estruturais, etc.). Podem ser materiais particulados, 
fibrosos (contínuos ou não), naturais, sintéticos, orgânicos, inorgânicos, 
metálicos, etc. São as fases descontínuas (dispersas). 
Ciclo de manufatura das fibras de carbono 
http://www.arrhenius.ucsd.edu/miakel/Miakel_B.html 
PAN - Poliacrilonitrila 
PITCH - Piche 
Carbonização Grafitização 
Sizing e surface treatment: melhoria da adesão da resina epoxi 
(matriz) com adição de elementos (polímeros) na superfície das 
Fibras (carbono, vidro, etc.). 
51 
Ciclo de manufatura das fibras de vidro 52 
Composição química típica das fibras de vidro 
Características: 
•Diâmetros entre 3 e 20μm. 
•Muito sensível a defeitos 
superficiais da fibra; 
•Exposição da fibra à atmosfera 
normal deteriora superfície; 
•São recobertas com capa 
protetora; 
•Podem ser usadas na forma de 
fios, mantas e tecidos (ver 
amostras no slidea seguir) . 
53 
Processos 
 de fabricação 
Processo de rolamento tubular 
Processo a vácuo Processo em autoclave 
Processo de moldagem 
Processo de pressurização em bag 
- Moldagem por contato; 
- Drapejamento autoclavado; 
- Projeção/aspersão (fibras curtas); 
- Compressão; 
- Transferência (resin transfer molding); 
- Injeção; 
- Estampagem; 
- Pultrusão; 
- Bobinamento/enrolamento filamentar; 
- Centrifugação; 
- Transferência; 
- etc... 
54 
ANEXO 
Different types of EM 
composites, including (a) 
particles in a polymer, (b) 
disk-loaded composite, 
(c) spheres in a polymer, 
(d) diced composite, (e) 
rods in a polymer, (f) 
sandwich composite, (g) 
glass-ceramic composite, 
(h) transverse reinforced 
composite, (i) vertical 
honeycomb composite, 
(j) horizontal honeycomb 
composite, (k) single-
side-perforated 
composite, (l) two-side-
perforated composite, 
(m) replamine composite, 
(n) burps composite, (o) 
crisscross sandwich 
composite, and (p) 
ladder-structured 
composite. 
Morfologias das fases 
incorporadas 
55 
Orientações dos 
 tecidos prepegs 
(pré-impregnados) 
Direção: influi marcantemente 
 nas propriedades dos 
materiais compósitos ! 
56 
Principais variáveis envolvidas nos processo de manufatura 
 dos compósitos 
57 
Tecidos e pré-pegs 58