Baixe Projeto de seleção dos materiais e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Materiais, somente na Docsity! PROJETO DE SELEÇÃO DE MATERIAIS PLACA DO MOTOR DE VANT RADIO-CONTROLADA Vivian Cristina Sampaio Lima 11004810 Bruna Caldas de Sousa 11005811 Santo André 2015 Projeto apresentado como parte da avaliação da disciplina de Seleção dos Materiais. Prof. Dr. Renato Antunes Sumário 1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 3 1.1. Método de Ashby para Seleção dos Materiais ............................................................................ 3 1.2. Veículo Aéreo Não Tripulado – VANT ...................................................................................... 4 1.3. Competição SAE Brasil AeroDesign .......................................................................................... 6 1.4.1 Materiais Consagrados para Casca .......................................................................................... 8 1.4.1.1 Fibra de Carbono ..................................................................................................................... 8 1.4.1.2. Fibra de Aramida ................................................................................................................. 9 1.4.1.3. Fibra de Vidro ................................................................................................................... 10 1.4.2 Materiais Consagrados para o Núcleo ................................................................................... 11 1.4.2.1 Colmeia Plástica .................................................................................................................... 11 1.4.2.2 Espuma de PVC .................................................................................................................... 12 1.4.2.3 Espuma PET .......................................................................................................................... 13 1.4.2.4 Madeira Balsa ........................................................................................................................ 13 2. OBJETIVO .................................................................................................................................... 14 3. SELEÇÃO DOS MATERIAIS ..................................................................................................... 14 3.1. TRADUÇÃO: ........................................................................................................................... 16 3.2. ELIMINAÇÃO: ........................................................................................................................ 17 3.2.1 Etapa I – Casca ............................................................................................................................. 18 3.2.2 Etapa II – Núcleo.......................................................................................................................... 19 3.3. CLASSIFICAÇÃO: .................................................................................................................. 21 3.3.1. CASCA ................................................................................................................................. 21 3.3.2. NÚCLEO ............................................................................................................................... 23 4. SELEÇÃO DO PROCESSAMENTO ........................................................................................... 25 4.1. TRADUÇÃO ............................................................................................................................. 25 4.2. TRIAGEM ................................................................................................................................. 25 4.3. CLASSIFICAÇÃO.................................................................................................................... 30 4.4. BUSCA POR INFORMAÇÕES DE APOIO:........................................................................... 30 4.4.1. Informações sobre o processamento: .................................................................................... 30 4.4.1.1. Hand Lay-Up ................................................................................................................... 30 4.4.1.2. Moldagem por Autoclave ................................................................................................ 31 4.4.1.3. Saco à Vácuo .................................................................................................................... 32 5. CONCLUSÃO .............................................................................................................................. 33 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ......................................................................................... 33 São utilizados também na indústria cinematográfica para fazer imagens aéreas, com a vantagem de serem mais baratos que aeronaves tripuladas e conseguirem entrar em espaços menores [3]. Já consagrados na área militar e com aplicações comerciais cada vez mais promissoras, os VANTs ainda estão em fase experimental no uso doméstico. O que não falta é gente “experimentando”: estima-se que só nos Estados Unidos sejam postos no ar 1.000 novos VANTs pessoais por mês [3]. Figura 1 – Design de VANT utilizada pela Equipe Harpia para a Competição SAE Brasil Aerodesign 2015 O principal obstáculo nas primeiras tentativas para colocar um avião no ar era seu peso, uma força causada pela gravidade. Porém, com alguns diferentes formatos na aerodinâmica dos corpos, conseguiu-se controlar este problema. O ar, fluido que será responsável por sustentar uma aeronave em voo, é composto de alguns elementos (N2, O2, água, entre outros), com isto podendo sofrer alterações entre grandezas como a densidade, temperatura e pressão. Estas mudanças na atmosfera estão relacionadas com as diferenças de temperatura e pressão entre as várias massas de ar que circulam, originando deslocamentos das camadas, dando início aos ventos, que poderão ser úteis ou desfavoráveis ao voo. Quando um avião tem o vento ao seu favor, temos uma soma vetorial, ou vice-versa, e com isto, os vetores são amplamente utilizados, originando todo tipo de resultantes, sejam elas verticais, como peso e sustentação, ou horizontais, como a tração e resistência do ar. Quando o avião está em voo com velocidade constante, a soma de todas as suas forças é nula. O deslocamento de ar para trás irá causar uma força para frente, que é o empuxo. Existem quatro forças básicas presentes no voo: Sustentação, arrasto, tração e peso. Figura 2 – Esquema da atuação de forças em uma aeronave 1.3. Competição SAE Brasil AeroDesign O projeto SAE AeroDesign é um desafio lançado aos estudantes de Engenharia que tem como principal objetivo propiciar a difusão e o intercâmbio de técnicas e conhecimentos de Engenharia Aeronáutica entre estudantes e futuros profissionais da engenharia da mobilidade, através de aplicações práticas e da competição entre equipes [4]. Os alunos que participam da Competição SAE Brasil AeroDesign devem formar equipes que representarão a Instituição de Ensino Superior ao qual estão ligados. Estas equipes são desafiadas anualmente com novos regulamentos baseados em desafios reais enfrentados pela indústria aeronáutica como por exemplo, otimização multidisciplinar para atendimento de requisitos conflitantes, redução de peso através de otimização estrutural, instrumentação e ensaios em voo dos protótipos, entre outros. A Competição SAE Brasil AeroDesign é composta por três categorias distintas: Regular, Aberta e Micro, com requisitos específicos aplicáveis a cada uma destas. As avaliações e classificação das equipes são realizadas em duas etapas: Competição de Projeto e Competição de Voo, onde os projetos são avaliados comparativamente por engenheiros da indústria aeronáutica, com base na concepção e desempenho de projetos [4]. O objetivo do projeto, de acordo com o Regulamento 2015 [5]: A equipe deverá projetar e construir um avião radio controlado original, que seja o mais otimizado possível em todos os aspectos da missão, através de soluções de projeto criativas, inovadoras e multidisciplinares, que satisfaçam os requisitos e restrições impostas no Regulamento. Para este trabalho, destaca- se o fator de eficiência estrutural, descrito abaixo: Fator de Eficiência Estrutural (por bateria de voo): Pontos adicionais para a Classe Regular serão acrescentados baseando-se no Fator de Eficiência Estrutural, ou seja, razão de Carga Paga/Peso Vazio da aeronave. A equação para o cálculo dos pontos atribuídos ao Fator EE é a seguinte: PEE = 15X EE 0,3 × α0,5 Sendo: PEE: pontos obtidos devido ao fator de eficiência estrutural EE: fator de Eficiência Estrutural, definido como: 𝐸𝐸 = 𝐶𝑃 𝑃𝑉 Onde: CP: carga paga (em kg) outras fibras comerciais fabricadas pelo homem. A fibra de aramida combina nobres propriedades num mesmo material. Caracterizada por possuir uma elevada resistência mecânica, alta estabilidade dimensional, módulo de elasticidade relativamente alto e baixa densidade (em relação às fibras de carbono e vidro), apresenta uma força até 5 vezes superior ao aço, porém sem perder flexibilidade e peso [12]. Suas principais características ainda compreendem alto ponto de fusão e alta estabilidade térmica. Dentre as fibras de aramida, a mais conhecida é a fibra de aramida 29 fios, comercialmente conhecida como Kevlar® 29, utilizado nos coletes a prova de balas, como componente para pastilhas de freio e na substituição do amianto. As roupas de proteção contra fogo, utilizadas pelos bombeiros também são confeccionadas com tecido de Kevlar® ou, mais precisamente, de uma variante do material denominada Nomex®, desenvolvida para resistir a temperaturas intensas [12]. Já o Kevlar® 49 é um material muito mais resistente, mas nada maleável, que pode ser encontrado em cascos de barcos e quadros de bicicletas, muito aplicado na indústria aeroespacial e em carros de corrida. Outras variações do material também são comuns na substituição dos itens que se assemelham às borrachas, sendo principalmente utilizado como revestimento de abrigos contra tornados. Dentre diversas e inúmeras aplicações, o Kevlar® também contribui com o mercado de telecomunicações. Devido a seu baixo peso e baixo alongamento, ele é utilizado como elemento de proteção e sustentação nos cabos de fibras ópticas. Contudo, apesar das aplicações bastante peculiares apresentadas pelas aramidas, a literatura sobre as mesmas é escassa [12]. 1.4.1.3. Fibra de Vidro Os compósitos de fibra de vidro são bastante populares, dado que as fibras de alta resistência podem ser facilmente fabricadas a partir do vidro derretido. Além disso, o processo de fabricação destes compósitos é relativamente barato, existindo várias técnicas para a sua elaboração. Podem ser utilizados numa grande variedade de ambientes corrosivos, dado serem bastante inertes do ponto de vista químico. Além disso, os materiais que utilizam fibras de vidro, normalmente, estão limitados a uma temperatura útil de 200ºC [13]. A temperaturas mais elevadas, os polímeros começam a amolecer ou a deteriorar-se. A temperatura útil deste tipo de compósitos pode ser elevada a um máximo de aproximadamente 300 ºC utilizando, para isso, sílica fundida de elevado grau de pureza e polímeros resistentes a alta temperatura, como por exemplo as resinas de poliamida. Avanços tecnológicos relativamente recentes – desenvolvimento do laser e a perfeição do vidro de alta pureza – permitiram tirar partido da propriedade da fibra de vidro pura em refletir a luz com perdas muito reduzidas, o que levou à construção da chamada fibra ótica. A tecnologia de um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é através de fibras óticas, que se baseia no fenômeno da reflexão total da luz [13]. 1.4.2.0 Materiais Consagrados para o Núcleo 1.4.2.1 Colmeia Plástica Os materiais de núcleo tipo honeycombs, também conhecidos como colmeias, são amplamente utilizados em estruturas sanduíche para a fabricação de peças leves e rígidas. O material pode ser fabricado a partir de uma série de básicos como papel de aramida, propileno ou alumínio. Este material é fornecido em chapas com diversas densidades e espessuras e pode ser usado em conjunto com fibras de vidro, carbono ou aramida no sistema de laminação a vácuo. Os painéis de honeycombs tem grande aplicação em partes planas de superestruturas, pisos e divisórias [14]. As colmeias plásticas são fabricadas em polipropileno, combinadas com um véu de poliéster em sua superfície que possibilita a adesão de diversos substratos, sejam eles metálicos, termofixos ou termoplásticos, madeira, dentre outros. Elas propiciam o isolamento acústico das estruturas e excelentes propriedades mecânicas. Os processos de fabricação que possibilitam a utilização desse material partem desde os mais comuns como o manual e spray-up, até os processos mais sofisticados como o RTM Light, enrolamento filamentar e a laminação a vácuo com o auxílio de filmes plásticos [14]. As colmeias, além de serem muito leves, possuem também bom desempenho como isolantes acústicos e vibração. Uma vez fabricada em polipropileno, ficam isentas ao apodrecimento e com custo competitivo. Seu formato de células permite uma boa dissipação de calor, sendo recomendada a aplicação desse material em áreas com grande exposição aos raios solares, tais como convés e pisos de barco [14]. 1.4.2.2 Espuma de PVC A espuma de PVC é um material sanduíche que possibilita a construção de estruturas altamente leves e resistentes que necessitam de uma perfeita combinação entre alta resistência mecânica, baixo peso, grande elasticidade, resistência a alta temperatura, bem como excelentes propriedades de isolamento térmico e boa resistência química. Fabricada em PVC expandido, com estrutura de célula fechada, a espuma de PVC é impermeável e não degrada com o tempo. Outra grande vantagem desse material é a facilidade de manuseio. A espuma de PVC é compatível com qualquer tipo de fibra estrutural e sistema de resina, e pode ser processada em diversas faixas de temperatura. É o material perfeito para resistir às cargas dinâmicas e pode ser utilizada em laminação Figura 4 – Perfil da placa do motor Segundo [16], as principais cargas no berço do motor, são: i) Pesos e cargas de inércia no plano vertical combinadas com o torque máximo do motor, conforme exigências de norma ii) Cargas laterais de inércia devidas à massa do motor e seus componentes. Ainda segundo [16] as cargas na aeronave, por sua vez, provocam esforços nos componentes estruturais. No caso de aeronaves leves, os principais esforços a serem levantados são: i) Esforços verticais e horizontais devidos ao peso e inércia do motor e seus componentes. ii) Esforços de torção devido ao torque do motor. Após realizados testes de tração estática com o motor Magnum XLS-61A e a hélice 13’’X4’’, foi determinada uma força trativa horizontal de 36,8N, para a altitude de 760m (Santo André). Está é a força que puxa a aeronave para frente. O motor e seus componentes pesam cerca de 700g, o que gera uma força peso de 7N. Figura 5 – Vistas ortogonais da placa do motor Considerando a geometria especificada, os esforços atuantes na peça se encontram descritos pela tabela abaixo: Tabela 1 – Tensões atuantes na placa do motor Direção Área da seção (m) Força (N) Tensão (MPa) Horizontal 0.006 36.80 6.13E+03 Vertical 0.006 7.00 1.17E+03 Resultante 0.006 37.46 6.24E+03 3.1.TRADUÇÃO: Precisa-se de um material para a placa do motor de VANT radio-controlada que seja o mais leve possível e ao mesmo tempo resistente o suficiente para suportar os esforços solicitantes. Além disso, o material precisa ter custo dentro do orçamento da equipe. A placa já possui geometria definida, pois foi desenvolvida pensando-se na aerodinâmica do avião, de modo que o material deve possuir capacidade de ser moldado/cortado nas geometrias específicas da placa. Segundo [17], a estrutura deve ser capaz de suportar tensões máximas sem deformação permanente. Com qualquer aumento de carregamento, a deformação da estrutura não pode interferir na geometria da aeronave. Considerando a deformação elástica máxima em torno de 10%, o módulo de elasticidade do material deve ser superior à: 𝐸 = ∆𝜎𝑒 ∆𝜖 = 6,24 𝑀𝑃𝑎 0,1 = 62,4 𝐺𝑃𝑎 Soma-se a isso um fator de segurança de 10%, levando o módulo de elasticidade requerido a cerca de 70 GPa. 3.2. ELIMINAÇÃO: Sendo o volume da peça cerca de 0,2 cm3, considerando que a peça represente cerca de 5% de um avião de 2kgs, é razoável exigir que a placa do motor não pese mais do que 50 gramas, possuindo densidade menor do que 240 kg/m³. Sendo assim, primeiramente foi realizada uma triagem geral dos materiais com módulo de elasticidade superior a 70 GPa e densidade menor que 240 kg/m³. Porém, realizando uma triagem pelo software CES Edupack 2013, não foram encontrados materiais dentro destas restrições. Por isso, viu-se necessidade de produzir um Tradução Função Definir aerodinamicamente a parte frontal da VANT e suportar esforços solicitantes de tração do motor Objetivo Minimizar a massa m e o custo c do material. Restrições Dimensões e área especificadas pelo projeto (restrições geométricas), módulo de elasticidade superior a 70 GPa. Variáveis livres Escolha do material Foi realizada uma avaliação das fichas técnicas de dois materiais de núcleo usualmente empregados no Aerodesign: o Divinycell H 45, da Barracuda e o Rohacell IG-F 071, da Evonik. O Divinycell H 45 apresenta Módulo de Cisalhamento de 12 MPa[19], enquanto que o Rohacell apresenta módulo de cisalhamento de 29 MPa[20]. Fazendo somente uma avaliação qualitativa, foi determinado um limite de 20 MPa para o módulo de cisalhamento, visto que experiências anteriores do emprego do Divinycell em placa do motor mostraram fratura. Quanto a densidade do material, foi realizado o mesmo cálculo para a casca, considerando um volume de espessura 4mm (6mm da peça inteira menos duas camadas de 1mm para reforço), altura 270mm e área lateral 0,03 m² com massa máxima de 10g. Portanto, a máxima densidade permitida para o núcleo é de 266 kg/m³. Sendo assim, foi realizada uma nova etapa de tradução de modo a atender as propriedades desejadas ao núcleo de uma estrutura sanduíche: Dessa forma, foi construído um gráfico de Preço × Densidade pelo CES Edupack 2013, utilizando todos os materiais, exceto Honeycombs reforçados com alumínio, aramida, fibra de vidro e aço, pois a escolha do reforço já foi realizada na etapa anterior. Após, foram estabelecidas as restrições do projeto, que seriam módulo de cisalhamento superior a 20 MPa e densidade inferior a 266 kg/m³. Tradução para o Núcleo Função Prover resistência ao cisalhamento e integridade à estrutura do compósito sanduíche. Objetivo Minimizar a massa m e o custo c do material. Restrições Dimensões e área especificadas pelo projeto (restrições geométricas), módulo de cisalhamento superior a 20 MPa, densidade inferior a 266 kg/m³. Variáveis livres Escolha do material Dessa forma, dos 3760 materiais analisados, foi obtido um grupo de 65 materiais dentro dos requisitos, conforme mostra o mapa abaixo: Gráfico 3 – Preço × Densidade (Núcleo) A grande maioria dos materiais se encontra no grupo das espumas e materiais naturais, mas alguns tipos de honeycombs também aparecem em destaque no mapa. Entre os selecionados, os honeycombs, espumas rígidas de PVC, PMI e madeira balsa são materiais consagrados no AeroDesign. Feita a eliminação, pode-se iniciar a etapa da classificação. 3.3. CLASSIFICAÇÃO: 3.3.1. CASCA Como somente o Spectra 1000 foi selecionado para esta aplicação, foi realizada uma pesquisa sobre o material e suas aplicações. De acordo com o datasheet do produto [18], High-Strenght, Light-Weight Polyethylene Fiber, SPECTRA 1000, produzido pela Honeywell Specialty Materials, é o segundo da série de fibras Spectra, foi desenvolvido para atender necessidade de alta Density (kg/m^3) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 P ri c e ( B R L / k g ) 0 50 100 150 200 250 Polymethacrylimide foam (rigid, 0.200) Polyetherimide honeycomb (0.075) Polymethacrylimide foam (rigid, 0.071) Impregnated paper honeycomb (0.025), L Direction performance. Esta fibra de polietileno de cadeia aberta possui uma das maiores resistências específicas dentre todos os materiais fabricados. A fibra Spectra 1000 é, em relação a área, 15 vezes mais resistente que o aço, mais durável que poliéster e possui resistência específica em até 40% maior do que a fibra de aramida. Dentre as vantagens do produto [18], estão: alta resistência a químicos, água e luz ultravioleta (bom para voos em dias ensolarados), excelente amortecimento de vibrações (ótimo para a aplicação da placa, que envolve absorção de vibrações provenientes do motor e da hélice), alta resistência a fadiga por flexão. Figura 6 – UHMWPE comercial, encontrado a venda em lojas online. Entre as aplicações apresentadas pelo fornecedor, estão: vestes balísticas policiais e militares, capacetes, reforço de compósito para carcaça de veículos e aeronaves, linhas marítimas, redes de pesca comerciais, linhas de pesca, equipamentos para esporte e produtos de proteção contra cortes [18]. As propriedades do Spectra 1000 estão apresentadas pela tabela abaixo: Tabela 2 – Propriedades Mecânicas do Spectra 1000 [18] 4. SELEÇÃO DO PROCESSAMENTO N.H. Ladizesky, I.M. Ward, 1986, mostram que técnicas convencionais podem ser usadas para preparar compósitos a base de resina epóxi com fibras UHMPE (ultra-high- modulus polyethylene), tanto como fios de filamentos contínuos ou tecido. Os compósitos mostraram valores satisfatórios de tenacidade e resistência, além de alta energia de absorção em testes de impacto Charpy. Dessa forma, consideramos que a resina a ser utilizada na união dos dois materiais será a resina epóxi. 4.1. TRADUÇÃO Consideramos que, como as restrições do projeto mudam de ano para ano, e são construídos no máximo um número de 3 aviões por ano, consideramos um tamanho do lote de no máximo 5 peças, pois uma produção muito grande geraria um acúmulo de estoque. 4.2. TRIAGEM Em primeiro lugar, recorremos às matrizes material-processo e forma-processo (Figuras 8 e 9), nas quais foram desenhadas retângulos de seleção ao redor do material utilizado, que no caso, seria compósito. Tradução para o Processamento Função Placa do motor de aeronave leve. Objetivo Minimizar o custo c do material. Restrições Material: Compósito de Spectra 1000 e Honeycomb Forma: Placa plana Seção máxima: 6mm Massa: 20-50g Tamanho do lote: <5 Variáveis livres Escolha do processo Condições de operação do processo. Figura 8 – Matriz Conformação × Material [1] Figura 9 – Matriz Conformação × Forma [1] A intersecção das duas Figuras 8 e 9, deixa três processos de conformação: Moldagem por transferência de resina, Métodos de assentamento e Saco à Vácuo). Para restrição de massa, verificar APÊNDICE 1. Pasa as restrições para área máxima de seção, todas as três classes sobreviveram, como indicado na Figura 10. Figura 10 – Matriz Conformação × Área Máxima de Seção [1] O tamanho do lote planejado de até 5 placas do motor representado no diagrama de Tamanho de Lote econômico elimina a Moldagem por Transferência de Resina, conforme ilustrado pela Figura 11. 4.3. CLASSIFICAÇÃO Informações mais detalhadas sobre os processamentos podem ser encontradas na sessão 4.4.1. Como o nosso objetivo é minimizar o custo do material, olhando para os processos, analisamos quais apresentam menor custo para um lote de 1 unidade, representados pela Tabela 3. Tabela 3 – Custo Relativo de 1 Unidade por Tipo de Conformação Custo Relativo de 1 unidade Hand Lay-up $1,350.00 Saco à Vácuo $1,750.00 Moldagem por Autoclave $1,820.00 De acordo, com a tabela abaixo, o processo que apresenta menor custo para a produção de 1 unidade é o Hand Lay-up, também conhecido como laminação manual. 4.4. BUSCA POR INFORMAÇÕES DE APOIO: 4.4.1. Informações sobre o processamento: 4.4.1.1. Hand Lay-Up O processo de hand lay-up é uma técnica simples para fazer peças grandes utilizando moldes baratos. É provavelmente o mais conhecido é mais utilizado método de manufatura para materiais compósitos. O gel coat é aplicado a superfície do molde. Quando estiver suficientemente curado, o reforço é colocado manualmente e a resina é aplicada por um pincel ou rolo, camada por camada, até a espessura desejada ser atingida. O rolo é continuamente passado para assegurar o umedecimento das fibras e consolidação do material. O molde é então deixado em repouso até que a resina é totalmente curada. Aditivos tais como flame retardants e enchimentos inertes podem ser misturados com objetivo de reduzir massa e melhorar as propriedades mecânicas. O molde utilizado pode ser uma placa simples de GRP, madeira, gesso ou metal. O único equipamento utilizado são rolos e pincéis. Figura 12 – Esquematização do Método Hand Lay-up 4.4.1.2. Moldagem por Autoclave Em moldagem por autoclave, o reforço e a resina são aplicados sobre o molde manualmente ou via spray convencional. O laminado é feito com uma película de agente de separação porosa e uma camada de manta de fibra de vidro ou de papel para absorver qualquer excesso de resina. Um saco flexível é colocado no topo da camada de fibra de vidro. O laminado e o molde são, então, colocados dentro de uma autoclave e sujeitos a pressões de cerca de 0,55 MPa, que fazem com que o saco seja atraído para o laminado resultante em maior densificação. A autoclave é muitas vezes aquecida para acelerar a cura e aumentar a produtividade. A moldagem autoclave é amplamente utilizada para fabricar componentes de aeronaves e aeroespaciais de alta resistência. É utilizado para as peças mais espessas ou em que é necessária fracção de volume de fibra de alta. Figura 13 – Esquematização do Processo de Moldagem por Autoclave 4.4.1.3. Saco à Vácuo No vácuo/ sacola de pressão, o reforço e a resina são aplicados sobre o molde manualmente ou spray. O laminado é então sujeito a forças de compactação do vácuo ou da sacola de pressão, a fim de acelerar a cura. Estes sacos compreendem folhas flexíveis que são colocados ao longo dos laminados e são selados e evacuados (ou seladas e pressurizadas) aplicando assim forças uniformes sobre a superfície da peça moldada. O uso de vácuo ou sacola de pressão garante produtos densos de alta qualidade. Um único molde é utilizado, que pode ser feito de GRP, epóxi ou de metal. O equipamento adicional necessário inclui: bomba de vácuo e máquina automática de colocação de fita ou compressor. [12] BELLINI, Juliana. Fibras de Aramida e Sua Aplicação na Confecção de Cabos Ópticos. FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SOROCABA – FATEC – SO, Sorocaba 2012. [13] RIBEIRO, Daniel. Fibra de Vidro Disponível em: <http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/images/0/02/wikiciencias122013.pdf#page=8> [14] LABACE 2011. Composites e Plásticos de Engenharia. Publicação da Editora do Administrador, Ano XIV, n°77, jul. /ago.2011 [15] MEGSON, T.H.G., Aircraft Structures for Engineering Students, Third Edition, 1999, Butterworth Heinemann, ISBN 0-340-70588-4. [16] BARROS, C.P., 2001, “Uma metodologia para desenvolvimento de aeronaves leves subsônicas”- Tese de Doutorado-Departamento de Engenharia Mecânica – UFMG. [17] FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION, FAR – Federal Aviation Regulations, Part 23, Airworthiness Standards: Normal, Utility, Acrobatic and Commuter Category Arplanes, 1987. [18] Honeywell International Inc., Spectra 1000 datasheet, Estados Unidos, 2007. [19] DIAB International Inc., H Manual – 11.99-2, 2007. [20] EVONIK INDUSTRIES AG, Rohacell IG/IG-F, 2014 7. APENDICE 7.1. Restrições de Massa para o Processamento Deveríamos utilizar a restrição da massa na seleção do processamento. Porém, de acordo com o Diagrama Conformação × Massa, nenhum processamento de compósitos é capaz de produzir peças com massa máxima de 50g, conforme ilustra a Figura 13. Sabendo que em processos de conformações reais de compósitos é possível produzir peças com menos de 50g tanto por hand lay-up quanto por saco à vácuo, esta parte do procedimento foi desconsiderada. Figura 13– Matriz Conformação x Massa [1] HAND LAY UP - PROPRIEDADES Shape Flat sheet True Dished sheet True Hollow 3-D True Physical attributes Mass range 2 - 6e3 kg Range of section thickness 2 - 10 mm Tolerance 0.8 - 1 mm Roughness * 0.5 - 3.2 µm Process characteristics Primary shaping processes True Secondary shaping processes False Machining processes False Prototyping False Discrete True Continuous False Economic attributes Economic batch size (units) 1 - 500 Labor intensity high Cost modeling Relative cost index (per unit) 697 - 2.64e3 BRL Parameters: Material Cost = 16.3BRL/kg, Component Mass = 1kg, Batch Size = 1e3, Overhead Rate = 307BRL/hr, Capital Write-off Time = 5yrs, Load Factor = 0.5 Capital cost 193 - 1.93e3 BRL Material utilization fraction 0.8 - 0.95 Production rate (units) 0.12 - 0.5 /hr Tool life (units) 200 - 1e3 Tooling cost 385 - 3.85e4 BRL Supporting information Design guidelines Limited to simple shapes with high surface area to thickness ratio. Ribs, bosses, inserts and foam panels possible. Undercuts should be avoided. Technical notes Common resin systems: polyester, epoxy, furane, vinyl ester; reinforcements: glass (25-35%), jute, carbon in the form of mats, fabrics or continuous rovings. Typical uses Boat hulls, building panels, vehicle bodies, ducts, tanks, sleighs, etc. The economics Tooling cost range covers small, simple to large, complex molds. The environment High styrene emission since it is an open mold process. Ventilation of the work space is important. The process usually requires low viscosity resins which are more hazardous than other, thicker, resins. MOLDAGEL POR AUTOCLAVE – PROPRIEDADES Shape Flat sheet True Dished sheet True Hollow 3-D True Physical attributes Mass range 0.8 - 2e3 kg Range of section thickness * 2 - 10 mm Tolerance * 0.8 - 1 mm Roughness * 0.5 - 3.2 µm Process characteristics