AULA 5 - PROCESSOS DE FABRICAÇÃO1

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Processos de Fabricação
▪ Processamento – Impregnar o reforço com uma determinada matriz, de tal
forma que ao final do processo o componente sólido esteja em condições de
ser utilizado.
▪ As propriedades do produto final dependerá, dentre outros fatores, da
eficiência do processamento.
Considerações iniciais
Os métodos de processamento podem
ser manuais ou automatizados (mais
eficiente).
Fundamental importância
para o engenheiro que
deseja sempre reduzir
custos!
▪ Os processos de fabricação
correspondem entre 50 – 60% do custo
total de um compósito.
▪ Os diferentes processos podem ser, genericamente, classificados em dois
tipos de processos, em molde aberto ou em molde fechado.
Considerações iniciais
• Apenas uma das superfícies tem bom
acabamento;
• Possibilita a fabricação de componentes de
grandes dimensões e de geometria
complexa.
• Excelente acabamento nas duas superfícies
e óptima reprodutibilidade;
• Menor emissão de produtos voláteis,
nocivos à saúde.
MOLDE ABERTO 
MOLDE FECHADO
▪ Outro tipo de classificação do processamento de materiais compósitos pode
ser dado:
o Pelo tipo de matriz a ser utilizada (polimérica, cerâmica e metálica);
o Pelo estado da obtenção do compósito (processamento via fase líquida,
gasosa ou sólida).
Considerações iniciais
A escolha dos constituintes influencia diretamente no processamento e
consequentemente nas propriedades finais do compósito. Para evitar erros de
projetos um estudo detalhado deve ser efetuado antes do processamento.
▪ Para que a maioria dos compósitos atendam às especificações de projeto, a
fase dispersa deve estar distribuída e dispersa uniformemente na fase
matriz.
Considerações iniciais
Esta característica é obtida através do
processamento!
• A distribuição refere-se à uniformidade de concentração em uma escala
mais ampla.
• A dispersão está relacionada com a separação física do reforço na matriz.
Mal distribuído 
Mal disperso
Bem distribuído 
mal disperso
Mal distribuído 
bem disperso
Bem distribuído 
bem disperso
Considerações iniciais
IDEAL!
▪ O processamento de compósitos na maioria das vezes é denominado de
moldagem (técnica presente em praticamente todos os processos).
▪ A escolha do processo adequado para cada produto é determinado
basicamente pelo:
Considerações iniciais
Tipo de matéria-prima.
Tipo de reforço e matriz.
Geometria final no componente.
Solicitações durante a aplicação.
Moldagem Manual (hand lay-up)
Processos de Fabricação
▪ Processo extremamente simples;
▪ Não envolve investimento nenhum em equipamentos de manufatura (No
entanto, a mão-de-obra tem um peso importante nos custos);
▪ Processo realizado pela disposição do reforço (mantas bidirecionais e/ou
tecidos) com orientações predeterminadas, sobre um molde impregnado com
uma determinada matriz (geralmente polimérica).
Matrizes termorrígidas –
devido à sua baixa
viscosidade antes da cura!
▪ O processo de moldagem manual consiste, de forma geral, nas seguintes
etapas:
o Aplicação de uma camada de resina (acabamento superficial);
o Aplicação de um desmoldante no molde;
o Aplicação da camada da matriz (resina) pré-formulada;
o Aplicação da camada de reforço;
o Compactação com rolete;
o Novas aplicações de camadas sucessivas;
o Cura da resina (temperatura controlada);
o Desmoldagem;
o Acabamento.
Processos de Fabricação
Após a desmoldagem, quase sempre é necessário uma etapa de acabamento,
tornando o processo ainda mais oneroso.
Processos de Fabricação
Previamente, sobre a face do
molde, é aplicada uma camada de
resina poliéster (gel coat), cuja
função é a de garantir um bom
acabamento superficial.
Devido à libertação de voláteis,
exige-se que o processo seja
realizado em locais de boa
ventilação.
A espessura do componente moldado é obtida pelo número de camadas
sobrepostas.
Processos de Fabricação
• Processo que dá origem a
compósitos sem compromisso
estrutural;
• Produtos finais com frações
volumétricas de cerca de 15%
de vazios (bolhas de ar);
• Grande quantidade de mão-
de-obra;
• Baixa produtividade;
• Bom acabamento superficial 
numa só face;
• Emissão de voláteis.
• Simplicidade;
• Baixo investimento inicial;
• Poucas restrições à geometria
das peças;
• Baixo custo energético.
DESVANTAGENS VANTAGENS
Aplicações:
Processos de Fabricação
Vídeo
Aplicados em pequenos barcos de recreio, reparações, reforço de pontes, etc.
Moldagem por aspersão (spray-up)
▪ Processo utilizado na maioria das vezes na manufatura de compósitos
reforçados com fibras de vidro.
▪ O processo consiste na aplicação simultânea de resina e fibras (curtas), sobre
um molde, através de uma pistola de projeção, envolvendo toda a superfície de
um molde.
▪ A espessura do produto final depende da quantidade de material aspergido.
▪ Embora possa ter algum grau de automatização, na maioria dos casos, a
projeção é feita por um operário.
Processos de Fabricação
▪ O processo de moldagem por aspersão, normalmente apresenta as seguintes
etapas:
o Aplicação de uma camada de resina /gel coat/ (acabamento superficial);
o Aplicação de um desmoldante no molde;
o Formulação da resina (matriz);
o Aspersão do material (resina + fibras picotadas) no molde;
o Aplicação de manta superficial;
o Compactação com rolete;
o Cura da resina;
o Desmoldagem;
o Acabamento.
O processo deve ser realizado em locais arejados devido à libertação de voláteis
anteriormente referida.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
Aplicações:
Processos de Fabricação
Vídeo
Moldagem a Vácuo (vacum bag)
▪ Este processo consiste no melhoramento dos processos de moldagem manual e
por aspersão.
▪ O processo consiste na aplicação de vácuo no interior de um molde, que
previamente foi introduzido no seu interior resina e o reforço.
▪ Permite a obtenção de duas superfícies lisas, com quantidades reduzidas de
bolhas de ar e percentagens até 70% de fibras.
Processos de Fabricação
• Maior eficiência na retirada de do excesso de resina;
• Retirada de voláteis;
• Retirada de bolhas de ar.
Processos de Fabricação
▪ O processo de moldagem a vácuo, normalmente apresenta as seguintes etapas:
o Abertura do molde;
o Aplicação de um desmoldante no molde;
o Formulação da resina (matriz);
o Aplicação do material (resina + fibras) no molde;
o Fechamento do molde;
o Aplicação do vácuo;
o Cura da resina;
o Desmoldagem;
o Acabamento.
Processo adequado para produzir componentes de médias e grandes dimensões.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
a) Aplicação da resina sobre
o reforço.
b) Aspersão de mais reforço
picotado.
c) Aplicação do vácuo.
d) Remoção da peça.
Aplicações:
Processos de Fabricação
Moldagem por compressão
Processos de Fabricação
▪ A moldagem por compressão é bastante semelhante ao processo de moldagem
a vácuo, a diferença está na ausência do vácuo.
▪ A moldação por compressão pode ser feita a frio ou a quente, dependendo da
necessidade de pré-aquecimento dos moldes utilizados.
▪ A moldagem por compressão assim como na moldagem á vácuo diminui
drasticamente a presença de bolhas de ar.
▪ É um processo simples, totalmente automatizado e barato. Além disso, produz
peças com boas propriedades mecânicas.
Resinas termorrígidas curadas
a T relativamente elevadas.
Processos de Fabricação
1°) Aplicação do desmoldante no
interior do molde.
2°) Deposição do reforço e resina
(líquida e pré-formulada) no
interior do molde aberto.
3°) Fechamento do molde
(compressão).
4°) Se a compressão for a quente,
regula-se a T e o tempo de cura;
Se a compressão for a frio,
espera-se a cura e em seguida
ejeta-se a peça sólida.
Aplicações:
Processos de Fabricação
Tecnologia de Pré-impregnados
▪ O uso de compósitos nas indústrias aeronáutica e aeroespacial fez com que os
requisitos de qualidade e desempenho, exigidos pelos seus componentes,
atingissem níveis mais rígidos.
▪ Foram desenvolvidos novosprocessos de manufatura para tais exigências.
Processos de Fabricação
Não sendo alcançados
pelos processos manuais.
Evolução dos materiais compósitos.
▪ Nos processos manuais o controle da fração volumétrica de reforço e matriz
eram imprecisos e a dispersão da matriz sobre o reforço não era homogênea.
▪ Necessário desenvolver um processo que impregnasse os reforços de forma
precisa e homogênea, antes do processo de moldagem propriamente dito.
Processos de Fabricação
Pré-impregnados!
▪ O pré-impregnado é um produto intermediário, constituído por uma mistura de
fibras de reforço impregnadas por um polímero, pronto para a moldagem de
compósitos.
▪ As etapas envolvidas no processo de produção dos pré-impregnados,
geralmente consistem em:
o Colimação de mechas de fibras contínuas previamente enroladas em bobinas;
o Prensagem entre folhas impregnadas de resina e desmoldante;
o Pré-cura da resina;
o Embalagem em bobinas Posterior produção de peças laminadas.
Processos de Fabricação
▪ Utiliza-se matrizes 
termoplásticas e 
termorrígidas.
▪ Reforços de fibras de 
vidro, aramida e carbono.
▪ Processo 100 % 
automático.
Processos de Fabricação
Moldagem em autoclave
▪ O processo de moldação em autoclave consiste em consolidar um componente
pré-formado através da aplicação simultânea de temperatura, pressão e vácuo.
▪ Os ciclos destas variáveis dependem naturalmente do material a moldar,
variando de caso para caso (estudo prévio dos constituintes matriz e reforço).
▪ Este processo de moldação é frequentemente utilizado na produção de
laminados.
▪ Podendo ser sujeitos aos mais exigentes requisitos de desempenho mecânico e
qualidade, como se verifica na indústria aeronáutica e automobilística.
Processos de Fabricação
▪ Dito isto as seguintes etapas são realizadas:
Processos de Fabricação
1°) Corta e empilha o pré-
impregnado (fibras + resina) sobre o
molde com desmoldante.
2°) Adiciona-se:
• Duas películas de teflon poroso
(escoamento do excesso da
resina);
• Tecido absorvente (retém o
excesso da resina);
• Tecido homogeneizador
(uniformizar o vácuo em toda
placa);
• Saco de vácuo (isolação).
3°) O conjunto é colocado no interior
do autoclave e sujeito a um ciclo de
pressão e temperatura devidamente
definido.
Processos de Fabricação
▪ Em autoclaves industriais a pressurização é realizada por meio de gás inerte
(N2) e a pressão pode atingir até 0,7 Mpa (cerca de 7 atm), e temperaturas de
até 350 °C (dependendo da resina utilizada como matriz).
▪ A moldação em autoclave permite a produção de peças de grandes dimensões
e geometria complexa com elevada qualidade e excelentes propriedades
mecânicas.
Processos de Fabricação
Permite o uso de elevada fração
volumétrica de reforço (mais de 60 % ).
+
Elevada compactação entre as fases
(matriz e reforço).
Processos de Fabricação
Panorâmica geral de um autoclave:
▪ Obtenção de um componente de um chassis Renault utilizado em fórmula 1:
Processos de Fabricação
Aplicações:
As suas principais desvantagens são o forte investimento inicial e a morosidade
na moldação que torna o processo inadequado para a produção em série.
Enrolamento Filamentar (filament winding)
▪ Processo pelo qual fibras contínuas (longas) de reforço na forma de roving são
impregnadas em uma resina e posicionadas de maneira precisa sobre um
mandril em rotação, em um padrão predeterminado, para gerar uma peça oca
(geralmente cilíndrica).
▪ Utiliza-se de matrizes termorrígidas e termoplásticas;
▪ Reforços mais comuns são as fibras de carbono, vidro e aramida.
▪ Quando são utilizados polímeros termorrígidos o tempo de cura deve ser
controlado pela formulação e temperatura para evitar a cura antes do término
do processo.
Processos de Fabricação
Resina poliéster, fenólicas, epóxidos,
poliimidas ou de silicone.
▪ São possíveis diferentes padrões de
enrolamento (circunferencial, helicoidal e
polar).
▪ As fibras são orientadas em função das
solicitações a que a peça estará sujeita em
serviço.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
▪ Processo simples;
▪ Peças obtidas com razão resistência-
peso muito elevadas;
▪ Processo que permite alto grau de
controle sobre a uniformidade e a
orientação do enrolamento;
▪ Possibilidade de orientação do reforço
segundo as solicitações previstas;
▪ Quando automatizado é um processo
muito atrativo economicamente;
▪ Possibilidade de produção de peças de
grandes dimensões.
▪ Quando utilizado resinas
termorrígidas há a liberação de
gases nocivos.
▪ Limitações na forma das peças;
▪ Necessidade de maquinagem ou
acabamentos posteriores;
▪ Mão-de-obra qualificada.
VANTAGENS
DESVANTAGENS
Carcaças de motores de foguetes
Vasos de pressão
Processos de Fabricação
Aplicações:
Vídeo
Pultrusão
▪ Processo contínuo utilizado na fabricação de componentes com comprimentos
contínuos e forma constante da seção transversal (perfis, barras, tubos, vigas,
etc.);
▪ Os reforços são dispostos de modo a proporcionarem um reforço longitudinal,
sendo as fibras de vidro, carbono ou aramida, tipicamente na forma de roving,
os mais utilizados.
▪ Etapas do processo:
o Fibras contínuas (mechas ou cabos) são puxadas e impregnadas em um banho
de resina termorrígida;
o Pré-conformação em um molde de aço;
o Molde de cura aquecido;
o Corte e acabamento.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
O parâmetro de processo mais importante é o tempo de gel da resina (cura),
que deve ser controlado para evitar à sua cura prematura.
▪ Processo adequado para a produção
contínua de perfis lineares com seção
transversal constante;
▪ Não há limites em relação ao
comprimento da peça;
▪ Elevada produtividade;
▪ Teor em fibra pode atingir os 70%;
▪ Custo baixo em mão-de-obra;
▪ Bom acabamento superficial;
▪ Produtos com características geométricas
e propriedades muito uniformes.
VANTAGENS
▪ Custo do molde elevado;
▪ Custo do equipamento relativamente
elevado;
▪ Variedade de peças reduzida (seção
transversal constante);
▪ Dificuldade em orientar fibra
transversalmente à direção do eixo.
DESVANTAGENS
Processos de Fabricação
Aplicações:
Processos de Fabricação
▪ A placa de fibra de vidro SAFPLATE é
uma placa para pavimentos resistente
à corrosão fabricada pelo processo de
pultrusão.
Aplicações:
Processos de Fabricação
® 
Vídeo
Injeção para manufatura de Compósitos
▪ A moldagem por injeção é um processo clássico de manufatura de
componentes poliméricos.
▪ Muito utilizado para a produção de grandes séries de peças simples e
complexas.
▪ Processo cíclico, que compreende as seguintes etapas:
o Amolecimento do polímero;
o Transporte até um molde refrigerado;
o Injeção;
o Resfriamento (solidificação);
o Desmoldagem.
Processos de Fabricação
▪ A injeção para a manufatura de compósitos compreende a adição de uma fase
dispersa na matriz utilizada (geralmente polimérica), envolvendo a mistura e
homogeneização das fases.
▪ A incorporação do reforço ao polímero no processo de moldagem por injeção
pode ocorrer de duas maneiras:
Processos de Fabricação
Adicionar ao polímero o reforço na forma de
fibras curtas ou partículas antes do processo
de injeção.
A pré-forma é previamente acondicionada
no molde e o polímero é injetado
posteriormente.
▪ Neste tipo de processo deve-se ter o controle minucioso dos parâmetros de
processamento de tal forma que não ocorra:
o Redução do comprimento da fibra (se o reforço for fibroso);
o Degradação do reforço e do polímero;
o Má dispersão e distribuição do reforço na matriz.
Processos de Fabricação
Mal distribuído 
Mal disperso
Região reforçada.
Região não 
reforçada.
▪ Na injeção de materiais compósitos ocorre uma série de etapas, comumente
chamadas de ciclo de injeção, o mesmo que ocorre na injeção de materiais
poliméricos não reforçados.
Processos de Fabricação
1°) Fechamento do molde;
2°) Transporte do material
plastificado do barril para o
molde;3°) Compressão para compensar
eventuais contrações da peça;
4°) Preparação do material para
um novo ciclo;
5°) Resfriamento da massa no
interior do molde;
6°) Abertura do molde;
7°) Extração da peça
sólida;
8°) Pausa para um novo
ciclo.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
▪ Alta produtividade;
▪ Produção de peças complexas;
▪ Peças com boa estabilidade
dimensional.
VANTAGENS
▪ Elevado custo do molde e do
equipamento;
▪ Defeitos inerentes ao processo;
▪ Desgaste da rosca no caso de
partículas abrasivas como reforço
(SiC).
DESVANTAGENS
As máquinas de injeção modernas são controladas por microprocessadores e
dotadas de vários sensores que permitem a obtenção de peças de alta qualidade,
devido à capacidade de monitorização e correção em tempo real!
Processos de Fabricação
Vídeo
Aplicações:
Moldação por Centrifugação
▪ Processo utilizado para produção de grandes peças cilíndricas.
▪ Em um molde metálico com forma cilíndrica, mantido em rotação, é introduzida
uma resina, geralmente de poliéster ou epoxídica, e o reforço sob a forma de
roving, tecido ou manta.
▪ A velocidade de rotação do molde depende de alguns fatores como:
o Quantidade e a natureza do reforço;
o Espessura e diâmetro da peça a produzir;
o Viscosidade da resina empregue.
Processos de Fabricação
Por efeito da força centrífuga desenvolvida, a resina
impregna o reforço e forma, depois da polimerização, uma
estrutura cilíndrica.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
▪ Boa reprodutibilidade ;
▪ Bom controle da percentagem das
fases presentes;
▪ A força centrífuga espalha de forma
uniforme a resina sobre as fibras
eliminando bolhas de ar presentes;
▪ Permite elevada percentagem de
reforço.
VANTAGENS
▪ Investimento na instalação;
▪ A limitação na forma das peças
(cilíndricas );
▪ Necessidade de mão-de-obra
qualificada;
▪ Exigência de grande precisão no
balanceamento do molde.
DESVANTAGENS
▪ Processo adequado para a produção de peças ocas, como por exemplo, tubos
para instalações químicas, petrolíferas, de abastecimento de água ou depósitos
para armazenamento de vinho, leite ou produtos químicos.
Processos de Fabricação
Aplicações:
Moldação em Contínuo (Laminação contínua)
▪ Consiste na impregnação contínua de rovings cortados de fibras com resina
termorrígida entre duas películas de celulose que servem de molde.
▪ A conformação faz-se de forma progressiva, ligada a um ciclo de polimerização
em estufa, após o qual a chapa é cortada nas dimensões desejadas.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
▪ Produção contínua e
completamente automática;
▪ Velocidades de produção elevadas
(3 a 15 metros por minuto);
▪ Necessidade de pouca mão-de-
obra;
▪ Bom acabamento superficial.
VANTAGENS
▪ Elevado investimento inicial;
▪ Necessidade de uma área de
trabalho com grandes dimensões.
▪ Restrição da geometria.
DESVANTAGENS
▪ Este processo é utilizado para produzir chapas em configurações lisas cujas
principais aplicações estão na construção civil (revestimentos de fachadas e
telhados) e no sector agrícola para a construção de estufas.
Processos de Fabricação
Aplicações: