Apresentação_Filament Winding - Rv04

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FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA – FEM
IM 505 A – TECNOLOGIA DOS MATERIAIS POLIMÉRICOS
Prof.ª. Dr. Eliana Aparecida de Rezende Duek.
Prof.ª. Dr. Cecilia Amélia de Carvalho Zavaglia
Departamento de Eng. de Manufatura e Materiais – DEMM/FEM
Seminário: Filament Winding
Alunos:
Alexandre Campos
José Henrique Navas
Leonardo Soares
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Sumário da apresentação
1. Introdução
2. Processo de Fabricação
3. Ensaios
4. Estudos de Caso
5. Considerações Finais
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
INTRODUÇÃO
Processo de filamento contínuo foi desenvolvido na década de 70, através dos esforços
de dois inventores surgindo uma máquina de mandril com um processo que previa o
enrolamento de filamento contínuo para tubos e tanques.
Tal processo foi adotado em 1977 fundada a empresa Veroc Technology, sendo a 
primeira a fornecer tubos fabricados através do processo de Filamento Winding em 
grande escala.
Fonte: Cannova Germany
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
INTRODUÇÃO
Filament Winding / Enrolamento de filamento contínuo, é a técnica de fabricação
usada para produção de estruturas axissimétricas abertas ou fechadas, como tanques
de vasos de pressão e tubos de diversas formas geométricas.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
INTRODUÇÃO
Componentes Básicos de uma Máquina de Filamento Winding:
O mandril gira em torno do eixo-árvore no eixo X enquanto o carro alimentador
percorre o eixo Y horizontalmente em linha paralelo ao eixo do mandril, estabelecendo
fibras no padrão ou ângulo desejado.
Os filamentos mais comuns são fios de fibra de vidro ou fibra de carbono, onde os
mesmo são impregnados com resina à medida que são enrolados no mandril.
Fonte: UKCME, the University of Liverpool.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Etapas da manufatura:
FABRICAÇÃO
� Um ou mais fios de fibra são puxados em direção a banheira de resina.
� Antes de entrar na banheira, os fios são separados por um pente de aço inoxidável.
� Na saída da banheira os fios impregnados de resina são puxados através de um
dispositivo de limpeza para remover o excesso de resina.
� Após os fios passarem pelo processo de impregnação de resina, são reunidos e
ordenados para formar uma faixa plana para ser posicionado no mandril.
� Por sua vez, o mandril gira em um rotação baixa e constante para obter um
enrolamento preciso.
� Após diversos ciclos obtendo-se a espessura desejada, o componente entra no
processo de cura em alta temperatura antes de remover o mandril.
� Nos vasos de pressão, o mandril se tona parte integrante do filamento.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Requisitos:
1 – Máquina de Filamento Contínuo
2 – Mandril
3 – Fibra
4 – Resina
5 – Parâmetros de Fabricação
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
1.0 – Máquina de filamento contínuo
Fonte: RITM Industry
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
1.1 – Derivações:
- Máquinas de alta produção.
- Máquinas para fabricação de perfis de grandes portes.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
1.2 – Mandril
- Cônicos
- Destacamento hidráulico
- Desmontáveis
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
1.3 – Carreteis
Fonte: IZUMI international Fonte: Cygnet texkimp
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
1.4 – Banheira
- Resina Líquida
- Catalisador
- Aditivos
Fonte: CNC Tecnnics Pvt. Ltd.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Fonte: CNC Tecnnics Pvt. Ltd.
Fonte: MACLEAN Anderson
1.5 – Banheira
- Banheira com Tensor de filamento.
- Banheira com pigmentação.1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
1.6 – Tipos de Enrolamentos.
Existem três tipos de enrolamento com base na angulação da fibra.
O ângulo da fibra em relação ao mandril é chamando de Wind Angle. Que pode variar
de 0 a 90 graus.
- Enrolamento Helicoidal
- Enrolamento Circunferencial
- Enrolamento Polar
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Enrolamento Circunferencial Enrolamento Polar
Enrolamento Helicoidal
3.0 – Materiais Aplicados
Fibras
� Vidro (E-Glass, S-Glass)
� Carbono
� Aramida
� Fibra de Boro
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Fonte: JUSHI GROUP
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Fonte: JUSHI GROUP
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Fonte: JUSHI GROUP
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Fonte: JUSHI GROUP
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
4.0 – Materiais Aplicados
Resinas
� Epóxi
� Fenólicas
� Poliéster
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
5.0 – Parâmetros de Fabricação.
� É necessário uma tensão adequada para manter o alinhamento das fibras
entre o mandril e a resina.
� A tensão ideal nas fibras variam de 1,1 a 4,4N.
� A tensão excessiva das fibras pode causar:
• Diferença no teor de resina nas camadas internas e externas.
• Tensões Residuais no produto acabado
• Grandes desvios no mandril.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
5.1 – Tensores de filamento.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
• Tipos de perfis que podem ser fabricados pelo
processo de filamento winding
• Tipo de perfil que não pode
ser fabricado.
5.2 – Seções
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
5.3 – Vantagens
� Processo pode ser reproduzido com facilidade.
� Fibra contínua em toda peça.
� É possível obter alto volume de fibra.
� Capacidade de orientar as fibras na direção da carga.
� Fibra e resina usadas na forma de menor custo.
� A automação de processos resulta em economia.
5.4 – Desvantagens
� Defeitos como vazios, delaminações.
� A configuração da peça deve facilitar a extração do mandril.
� Mandril pode ser complexo e de alto custo.
� Incapacidade de enrolar a curvatura reversa.
� A superfície externa pode não ser satisfatória para algumas 
aplicações.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
3.0 - Ensaios
Fonte: Composicad
3.1 – Virtuais CAM
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Fonte: Altair HyperWorks
3.0 - Ensaios
Fonte: Science Direct (Generation of filament winding paths for complex axisymmetric shapes).
3.2 – Virtuais CAE
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
3.0 - Ensaios
3.2 – Virtuais CAE
1. INTRODUÇÃO2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Fonte: EsaComp
Fonte: Ansys
https://www.youtube.com/watch?v=g3UBb9xcMzE
3.3 - Físicos
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Casos
3. Ensaios 
Estudo de Caso: Poste de fibra de vidro (PRFV) X Concreto
Através de pesquisas e estudos realizados com o fim de identificar possíveis novas
tecnologias a serem implantadas, chegou-se a viabilidade de utilização de Poste de Poliéster
Reforçado com Fibra de Vidro, pois essa tecnologia se mostrou uma alternativa muito
interessante no âmbito técnico-econômico e ambiental para a região.
Este Estudo de Caso apresenta um Projeto Piloto para
implantação Postes PRFV (Poliéster Reforçado com Fibra de Vidro)
substituindo a instalação de postes de concretos, melhorando a
qualidade e agilizando o trabalho de manutenção de rede de
distribuição dos municípios do interior do Estado do Amazonas.
O Estudo de Caso levou em consideração os indicadores de preço, transporte, custo de
instalação e vida útil dos Postes PRFV.
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Material Custo de Transporte
Fibra de Vidro R$ 325,00
Concreto R$ 1.103,50
Poste de concreto x fibra de vidro (PRFV)
R$ 0,00
R$ 200,00
R$ 400,00
R$ 600,00
R$ 800,00
R$ 1.000,00
R$ 1.200,00
Custo de Transporte
Fibra de Vidro Concreto
Figura 4 - Transporte fluvial do Poste de Fibra
Figura 3 - Transporte fluvial do Poste de Concreto
Fonte: XIX Seminário Nacional de 
Distribuição de Energia Elétrica
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
1. INTRODUÇÃO
2. XXXXXXXXX
3. Estudo de caso 
(Poste PRFV)
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. XXXXXXXXX
Poste de concreto x fibra de vidro (PRFV)
Material Peso (kg)
Fibra de Vidro 130
Concreto 990
0
200
400
600
800
1000
1200
Peso (kg)
Peso por Unidade
Fibra de Vidro Concreto
Figura 2 - Transporte do Poste de Fibra
Figura 1 - Transporte do Poste de Concreto
Fonte: XIX Seminário Nacional de 
Distribuição de Energia Elétrica
Arrastar poste da margem 
do rio até o local de
implantação (200 m):
– Concreto:
12 pessoas levam ≅ 50 min
Arrastar poste da margem 
do rio até o local de
implantação (200 m):
– Poste PRFV:
4 pessoas levam ≅ 15 min
Poste de concreto x fibra de vidro (PRFV)
Material Custo de Instalação
Fibra de Vidro R$ 112,00
Concreto R$ 1.136,00
R$ 0,00
R$ 200,00
R$ 400,00
R$ 600,00
R$ 800,00
R$ 1.000,00
R$ 1.200,00
Custo de Instalação
Fibra de Vidro Concreto
Figura 6 – Instalação do Poste de Fibra
Figura 5 – Instalação do Poste de Concreto
Fonte: XIX Seminário Nacional de 
Distribuição de Energia Elétrica
Implantar poste 
manualmente:
– Concreto:
12 pessoas levam ≅ 56 min
Implantar poste 
manualmente:
– Poste PRFV:
4 pessoas levam ≅ 18 min
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Poste de concreto x fibra de vidro (PRFV)
Material Vida útil
Fibra de Vidro 80
Concreto 25
0
20
40
60
80
100
Vida útil (em anos)
Fibra de Vidro Concreto
Poste PRFV
Proteção contra raios U.V.
Não condutor
Inertes a corrosão
Boa Resistência 
mecânica
Figura 7 – Poste de 
Concreto com Corrosão
Fonte: XIX Seminário Nacional de 
Distribuição de Energia Elétrica
Figura 8 – Poste de 
Concreto com Corrosão
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Poste de concreto x fibra de vidro (PRFV)
Material Preço de venda
Fibra de Vidro R$ 1.650,00
Concreto R$ 867,00
R$0,00
R$200,00
R$400,00
R$600,00
R$800,00
R$1.000,00
R$1.200,00
R$1.400,00
R$1.600,00
R$1.800,00
Preço de venda
Fibra de Vidro Concreto
Fonte: XIX Seminário Nacional de 
Distribuição de Energia Elétrica
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Processo de fabricação de Poste PRFV – (1:48min)
https://www.youtube.com/watch?v=j1bHN5YY7jE
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
APLICAÇÃO EM EQUIPAMENTOS PARA TRABALHOS 
EM REDES ENERGIZADAS.
Fonte: Tecar Tecnologia em Cargas Eireli Fonte: Tecar Tecnologia em Cargas Eireli
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
APLICAÇÃO EM EQUIPAMENTOS PARA TRABALHOS 
EM REDES ENERGIZADAS.
Fonte: Tecar Tecnologia em Cargas Eireli Fonte: Tecar Tecnologia em Cargas Eireli
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Aplicação em tanque para transporte 
rodoviário
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: Edra do Brasil
Principais vantagens
� Leveza
� Aumento da capacidade transportada em até 10%
� Desmontáveis
� Baixo custo de manutenção
� Alta resistência a corrosão
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: EME Fibras Fonte: AGROLINK
Principais aplicação
� Transportes de água
� Transporte de vinhaça
� Adubo Liquido
� Alimentos
� produtos agressivos como o ácido sulfúrico
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Principais desvantagem
Fratura frágil:
Um equipamento de aço pode receber pancadas acidentais e não sofrer nenhum tipo
de rachaduras diferente do tanque de PRFV (fibra de vidro) que é frágil para quaisquer
tipos de pancadas.
Baixa resistência a temperatura e inflamabilidade:
Poliéster reforçado com fibra de vidro não propaga a combustão, mas queima em
contato com a chama. Porém a combustão se extingue imediatamente assim que se
elimina o contato com a mesma..
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Inflamabilidade
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: Núcleo de Perícias
Fonte: Núcleo de Perícias
Fonte: Núcleo de Perícias
Impacto com veículo de aço inox
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: Núcleo de Perícias
Impacto com veículo de aço inox
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: Núcleo de Perícias Fonte: Núcleo de Perícias
Impacto com veículo de aço carbono
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: Núcleo de Perícias
Fonte: Núcleo de Perícias Fonte: Núcleo de Perícias
Alivio de emergência
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: Núcleo de Perícias Fonte: Núcleo de Perícias
Exemplo de impacto com tanque frágil
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
https://www.youtube.com/watch?v=_SIaXTt67bM
Revestimento anticorrosivo
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Fonte: Plasmontec
CONSIDERAÇÕES FINAIS
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
Reinventando o Método
Multiple Filament Winder / 3D Complex Winding
CONSIDERAÇÕES FINAIS
1. INTRODUÇÃO
2. Fabricação
5. CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
4. Estudo de Caso
3. Ensaios 
https://www.youtube.com/watch?v=3qXgmrGBnbs
OBRIGADO !