Ref.: MCoErec08-001
Apresentador: João Víctor Silva
Autores (Instituição): Silva, J.V.(Universidade Estadual do Oeste do Paraná); Treml, A.E.(Universidade Estadual do Oeste do Paraná);
Resumo:
A crescente demanda por materiais e métodos sustentáveis tem estimulado a pesquisa em diversas áreas industriais. As fibras de origem natural emergem como alternativa promissora para suprir essa necessidade. Embora os materiais metálicos sigam predominantes na engenharia, os materiais compósitos têm se mostrado uma solução viável, oferecendo opções sustentáveis. O objetivo do presente trabalho é especificar a configuração e caracterizar as propriedades mecânicas de um compósito formado de fibras de bambu, dendrocalamus latiflorus, como reforço e polímero epóxi como matriz, que será aplicado em um protótipo de competição offroad Baja SAE, em alternativa ao compósito sintético atualmente utilizado, composto por camadas de tecido cross-ply de fibras de vidro, tecido cross-ply de carbono e colmeia de polipropileno como material de núcleo, com configuração [0C/0V]S. As propriedades almejadas de módulo de elasticidade global para o emprego em questão foram obtidas analiticamente, pela Teoria Clássica da Laminação (TCL), e validadas experimentalmente por ensaio não destrutivo de excitação por impulso no laminado sintético, pela norma ASTM E 1876. Com estas propriedades almejadas, precisou-se definir um compósito com fibras naturais equivalente ao com fibras sintéticas. Para tanto, de início foram definidas as propriedades de módulo de elasticidade longitudinal e transversal de cada lâmina do material compósito de fibras naturais experimentalmente por meio de ensaio de tração, aplicando a norma ASTM D 3039. Em acréscimo, foram obtidas as frações volumétricas dos constituintes, matriz e reforço, via microscopia óptica. Seguindo, foram definidas analiticamente via TCL e Regra da Mistura três configurações de laminados, as quais tem equivalência às propriedades do laminado sintético, são elas: [0/90]S, [0/90/0/90]S e [0/90/0/90/0/90]S. Por fim, foi realizado um ensaio mecânico de flexão de três pontos para comparação direta da carga máxima suportada pelo compósito com fibras sintéticas, atualmente utilizado, e as três opções de laminados compósitos com fibras naturais. As laminas apresentaram módulos de elasticidade longitudinal de 16,68 GPa e transversal de 5,59 GPa com frações volumétricas de 57,8% fibras, 34,6% resina e 7,6% vazios, ao ensaio de flexão as configurações de 4, 8 e 12 camadas foram capazes de suportar carregamentos de 71 kPa, 111 kPa e 192,3 kPa respectivamente, em oposição ao carregamento de 50,9 kPa do laminado sintético, com massas respectivas de 119 g, 206 g, 292 g e 43 g. A comparação dos laminados naturais com o material sintético exibiu a viabilidade de compósitos com fibras naturais, onde a configuração [0/90]S foi capaz de suportar um carregamento 39,4% superior ao compósito sintético, em detrimento a um aumento de 36% da massa. Portanto, conclui-se que o material estudado aponta promissor desempenho, propiciando futuras pesquisas com demais fibras naturais, e destacando sua viabilidade para aplicações na indústria mecânica.