Análise de propriedades mecânicas de compósitos de laminação Hand Lay-Up e Prepreg

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e a análise comparativa das propriedades mecânicas de compósitos de fibra de carbono com matriz epóxi, fabricados por meio dos processos de laminação manual (HLU) e de utilização de pré-impregnados (Prepregs). A técnica de laminação manual, ainda é amplamente empregada na indústria, sobretudo por sua simplicidade e baixo custo, embora apresente limitações quanto à produtividade e precisão dimensional. Para essas deficiências, muitas empresas têm adotado a tecnologia de pré-impregnados que oferece maior controle no processo de fabricação. A fibra de carbono destaca-se como um material essencial na indústria aeronáutica, principalmente na fabricação de componentes estruturais, devido à sua elevada resistência mecânica e baixo peso específico. Em muitos casos, a fibra de carbono substitui materiais tradicionais, como o aço, anteriormente muito utilizado nessas aplicações. A resina epóxi, por sua vez, desempenha um papel fundamental nos compósitos, atuando como matriz polimérica que envolve e protege as fibras, além de garantir a transferência eficiente de tensões entre elas. A metodologia experimental constituiu na fabricação de seis corpos de prova, sendo três laminação manual e três com o uso de Prepregs, seguindo os procedimentos da empresa parceira Psyche Aerospace. Os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de flexão em três pontos, conforme a norma ASTM D790 com os testes realizados nas instalações do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Os resultados demonstraram que os laminados obtidos pelo processo HLU apresentaram maior resistência à flexão, o que pode ser atribuído à maior espessura e ao maior teor de resina dessas amostras. Em contrapartida, os laminados confeccionados com Prepregs exibiram menor resistência com falhas mais abruptas, porém com desempenho mais previsível e reprodutível, evidenciado pela uniformidade das curvas de tensão-deformação. Esse comportamento está associado ao controle mais rigoroso proporcionado pelo processo de pré-impregnação, que garante uniformidade na espessura e na razão fibra/matriz. Conclui-se que tanto o método de fabricação quanto as características físicas dos laminados exercem influência significativa sobre seu desempenho mecânico. Dessa forma, a escolha do processo mais adequado deve considerar os requisitos específicos da aplicação: enquanto os laminados HLU oferecem maior resistência e tenacidade, os produzidos com Prepregs apresentam maior rigidez e consistência nos resultados.