Desenvolvimento de um equipamento para produção por extrusão de fitas em compósito de matriz termoplástica

Coutinho, Marco António Fialho

http://hdl.handle.net/10400.8/9852

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Authors

Coutinho, Marco António Fialho

Advisor(s)

Novo, Paulo Jorge da Costa Parente

Martinho, Pedro Miguel Gonçalves

Carreira, Pedro José da Silva

Abstract(s)

Os Compósitos de matriz termoplástica são um produto emergente na indústria e vêm criar novos desafios ao nível dos processos de fabrico quando comparados com os de matriz termoendurecível. A suas propriedades mecânicas, tempos de ciclo, características das matrizes termoplásticas, nomeadamente o comportamento à fadiga, a sua tenacidade, a tolerância ao dano, a reciclabilidade e consequentemente a durabilidade, conduzem, cada vez mais, a uma maior utilização deste tipo de materiais. Por outro lado, a elevada viscosidade dos polímeros termoplásticos quando comparada com a das resinas termoendurecíveis, dificulta a sua impregnação nos reforços fibrosos e consequentemente os processos de produção, sendo o espalhamento prévio do feixe de fibras para posterior impregnação pela matriz termoplástica, a opção seguida neste projeto de modo a minimizar as questões associadas ao este processo. Neste sentido, realizou-se neste trabalho o projeto e o dimensionamento de uma linha de produção de fitas pré-impregnadas em fibra de carbono com matriz termoplástica de poliamida pelo processo de impregnação por extrusão. Em seguida, procedeu-se ao estudo, fabrico e à otimização de um sistema de espalhamento mecânico de fibras. No estudo do espalhamento das fibras foram comparados os resultados obtidos com um modelo analítico para validação do sistema projetado e foi aplicada a metodologia do Desenho de Experiências (DOE), realizando testes com as variáveis do processo mais significativas, nomeadamente a velocidade de puxo, a utilização de ar comprimido, a variação da distância dos rolos de espalhamento e a geometria dos rolos. Pelos resultados obtidos, verificou-se que o sistema funciona devidamente e com a aplicação do DOE foi possível alcançar uma solução ótima dos parâmetros do processo para obter o melhor espalhamento do feixe de fibras em estudo. Foram também analisadas as fibras após o seu espalhamento por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) para avaliar os efeitos do sistema sobre as mesmas e conclui-se que as fibras não sofrem qualquer dano com a passagem no sistema mecânico de espalhamento.