Aula 3 - Seleção de Materiais

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Projeto de Peças Plásticas 
05/03/15 
Prof. Cláudia Fontoura 
Seleção de 
Materiais 
Não existe algo como um material ruim - existem apenas 
materiais inadequados a determinadas aplicações. 
 
 É, portanto, essencial que os projetistas conheçam 
plenamente as propriedades dos diversos materiais, testando-os 
cuidadosamente em relação aos fatores que afetam as peças 
injetadas. 
Seleção do material 
 A seleção do material plástico para moldagem da peça é 
realizada nas etapas iniciais do desenvolvimento em função das 
características do produto e processo. 
 
 O custo do material selecionado constitui o elemento 
representativo na composição do custo da peça moldada, desta 
forma é importante também nesta etapa, a realização de 
estimativas e considerações relativas ao custo da matéria prima 
para o desenvolvimento. 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
 
 
O número de materiais cresceu muito nas últimas 
décadas e a tendência é de se proliferarem mais 
num futuro próximo. 
 
 
 
• Desenvolvimento e aperfeiçoamento dos métodos de 
extração de materiais da natureza. 
• Modificação de materiais naturais. 
• Combinação de materiais conhecidos para a formação 
de novos materiais. 
CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DE NOVOS 
MATERIAIS 
 As atividades de seleção de materiais e processos de 
fabricação passa pelo estabelecimento das condições de contorno 
de um projeto e sua otimização, além de adequar o material a 
estes requisitos, bem como aos meios de produção disponíveis, de 
forma economicamente viável. 
 
 Desta maneira, a natureza destas atividades é altamente 
interativa. Já o projeto de um objeto, assim como sua fabricação e 
desempenho – o que pode ser entendido como a aplicação dos 
materiais – depende da tríade Estrutura-Propriedade-
Processamento, levando ao estabelecimento do campo de ação da 
seleção de materiais. 
MATERIAIS DE ENGENHARIA 
 
 
 
QUANTOS MATERIAIS? 
 
 
 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
 
 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
 
 
 No dia-a-dia de projetos, a seleção de materiais ocorre de 
algumas formas pouco sistemáticas: ou se faz uma pesquisa 
procurando que material é utilizado para aquela aplicação (o que 
seria equivalente a seleção de materiais por análise, embora sem 
método), ou se busca uma alternativa imediata a ele, de preferência 
com alguma redução de custo (equivalente a seleção de materiais 
por similaridade, sem método). 
 
 Em muitos casos, estas duas formas de seleção de 
materiais trazem apenas evoluções a um projeto já existente, de 
modo que os projetistas deixam de aproveitar todos os benefícios 
de um processo de seleção de materiais e processos de fabricação 
integrado ao projeto. 
Isto dá pouca margem à inovação, já que poucos são 
aqueles que pensam no problema e muitos são os 
que pensam na solução. 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
 
 
TIPOS DE INDÚSTRIA - INFLUÊNCIA DOS MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
 
 
NÃO EXISTE MATERIAL RUIM, 
MAS SIM MATERIAL MAL 
EMPREGADO! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Compromisso de propriedades 
Compromisso de propriedades 
• Exemplo: resistência e ductilidade 
 
• Material de alta resistência apresenta 
ductilidade limitada. 
 
• Este tipo de circunstância exige que se 
estabeleça um compromisso razoável entre 
duas ou mais propriedades. 
 
 
 
Aspectos de Projeto em Materiais 
Seleção de Materiais e Processos de 
Fabricação (SMPF) 
Seleção de Materiais Poliméricos 
Seleção de Materiais Poliméricos 
 A vasta gama de propriedades dos materiais poliméricos, e 
muitas vezes o desconhecimento por parte dos projetistas sobre 
isso, leva a necessidade de se adequar as metodologias de seleção 
de materiais à problemática da seleção de materiais poliméricos e 
sua popularização, para que sejam melhor aproveitados na indústria 
em geral. 
 
 O desenvolvimento dos materiais poliméricos e seus 
compostos é um campo em fraca evolução e um projetista deve 
estar sempre atento para não desprezar uma possibilidade de 
inovação por absoluta falta de conhecimento. 
 
 
 A seleção de materiais possui um valor muito grande 
em todo o processo de design e deveria ser pensada de modo 
mais holístico. 
Seleção de Materiais Poliméricos 
Crescimento do número de tipos diferentes de 
termoplásticos – Kmetz (2006). 
Seleção de dados de Materiais Poliméricos 
Seleção de dados de Materiais Poliméricos 
Termoplásticos convencionais 
 Os materiais mais frequentemente utilizados na moldagem 
por injeção são os termoplásticos. Estes podem se subdividir em 
plásticos amorfos e plásticos semicristalinos. 
 Esses dois grupos diferem quanto a estrutura molecular e 
em relação a todas as propriedades influenciadas pela cristalização. 
Termoplásticos convencionais 
 Fazendo-se uma generalização ampla, os 
termoplásticos semicristalinos são utilizados principalmente na 
fabricação de componentes expostos a elevadas tensões, 
enquanto que os termoplásticos amorfos são utilizados mais 
frequentemente na moldagem de alojamentos, devido à sua 
menor tendência ao empenamento. 
Termoplásticos convencionais 
Materiais de carga e reforço 
 Os termoplásticos são fornecidos nas formas sem 
reforço, reforçados com fibras de vidro e combinados com 
minerais e esferas de vidro. As fibras de vidro são utilizadas 
principalmente para aumentar a resistência, a rigidez e a 
temperatura de aplicação; os minerais e as esferas de vidro têm 
um efeito menor de reforço e são usados principalmente para 
reduzir o empenamento. 
 As fibras de vidro afetam o processamento, notoriamente 
o comportamento das peças quanto à contração e ao 
empenamento. Os materiais reforçados com fibras de vidro não 
podem, portanto, ser substituídos pelos termoplásticos sem 
reforço ou materiais com baixo teor de reforço, sem que ocorram 
alterações dimensionais. 
Materiais de carga e reforço 
Materiais de carga e reforço 
 A orientação das fibras de vidro é determinada pela 
direção do fluxo. Isto causa uma alteração na resistência 
mecânica. 
 
 Para se demonstrar esses efeitos, foram cortados corpos 
de prova a partir de placas injetadas, nos sentidos longitudinal e 
transversal, comparando-se em seguida os valores das 
propriedades mecânicas, em um dinamômetro. 
Materiais de carga e reforço 
 No caso do PET reforçado com 30% de fibras de vidro, 
houve uma perda de 32% da tração, uma perda de 43% no 
módulo de flexão e uma perda de 53% na resistência ao impacto, 
na direção transversal ao fluxo. Essas perdas devem ser levadas 
em conta no cálculo da resistência, incorporando-se fatores de 
segurança. 
 
 Adiciona-se uma ampla variedade de materiais de reforço, 
cargas e modificadores, aos diversos termoplásticos, para se 
alterar suas propriedades. Durante a seleção do material, as 
alterações das propriedades resultantes desses aditivos devem 
ser conferidas cuidadosamente, na literatura ou em bancos de 
dados (Campus, por exemplo); ou melhor ainda, deve ser buscada 
a orientação técnica dos especialistas que trabalham para os 
fabricantes de matérias-primas. 
Materiais de carga e reforço 
Materiais de carga e reforço 
Efeito dos aditivos 
Efeito da umidade 
 Alguns termoplásticos, especialmente a PA 6 e a PA 66, 
absorvem umidade. Isso pode ter um efeito considerável sobre 
suas propriedades mecânicase sua estabilidade dimensional. 
Deve ser dada atenção especial a essa característica, durante a 
seleção do material. 
Efeito da umidade nas propriedades mecânicas da PA 66. 
Outros critérios de seleção 
 Os outros requisitos estão relacionados às considerações 
de processamento e à montagem. É igualmente importante 
investigar-se a possibilidade de integrar diversas funções em uma 
só peça, poupando-se assim operações de montagem de custo 
elevado. Essa medida pode apresentar um efeito muito vantajoso 
sobre os custos de produção. Pode-se perceber que não é apenas 
o preço da matéria-prima que é importante no cálculo dos custos. 
Deve-se assinalar ainda que os materiais com maior rigidez 
permitem paredes mais finas, resultando assim em ciclos mais 
rápidos. É importante relacionar e avaliar sistematicamente todos 
os critérios referentes à escolha do material. 
 
 A Figura ilustra um fluxograma aproximado do processo de 
escolha do material. 
Fluxograma de seleção de materiais 
Discussão dos Guias de Moldagem 
- Verificar as especificações de cada resina; 
- Selecionar as principais características de cada material; 
- Apontar algumas dificuldades encontradas; 
- Características de injeção; 
- Outras informações relevantes para a produção do projeto de 
uma peça feita com estas resinas.