5. Conclusões e trabalhos futuros
5.2 Trabalhos futuros
De forma a dar seguimento a esta primeira abordagem, da possibilidade de funcionamento em conjunto dos processos de extrusão e pultrusão, existem alguns trabalhos que podem ser efetuados.
Um desses trabalhos consiste na implementação em software, criando simulações de cada um dos conceitos apresentados. Para cada um dos conceitos é necessário ter atenção a alguns parâmetros, como por exemplo, no primeiro conceito, para haver um sincronismo entre os dois processos, a velocidade de extrusão teria que ser igual à velocidade de pultrusão. Também, para o caso de haver um aproveitamento das elevadas temperaturas da extrusão, a temperatura a que os perfis entrariam em contacto com a resina teria que ser tida em conta de forma a evitar problemas com a cura. A resina utilizada é outro parâmetro muito importante, como se viu, a utilização de resina de epóxido é o mais comum em perfis híbridos, contudo a velocidade do processo de pultrusão é mais baixa aquando da utilização desta resina. Tal como verificado, o trabalho desenvolvido por (Hancox e Wells, 1979) constata que uma mistura de resina de epóxido com uretano garante uma melhoria na adesão ao alumínio, algo que também pode ser explorado quer a nível de simulações, quer a um nível mais prático. Em relação à adesão, não só é necessário ter em atenção a resina, mas também a rugosidade da superfície dos perfis de alumínio à saída de cada etapa associada aos conceitos propostos.
importante. O tipo de fibra utilizada pode ser alvo de variações no que toca a uma simulação de produção destes componentes híbridos. Desta forma, conseguir-se-ia perceber de uma maneira simples as diferenças nas características dos produtos com diferentes fibras de reforço. Como referido, é necessária uma atenção especial relativa à possível corrosão galvânica no caso da utilização de fibras de carbono, pelo que seria interessante um estudo relativo à espessura da camada de resina nos pré-impregnados de forma a evitar o contacto entre as fibras e o alumínio. Outra solução para evitar este tipo de corrosão será realizar a ligação entre o alumínio e o compósito com recurso a um adesivo extra, e não recorrendo apenas à matriz do pré-impregnado como é pretendido neste trabalho. Também a orientação das fibras é algo a ter em conta, pelo que a simulação de diferentes orientações é importante para verificar quer as propriedades finais do perfil híbrido, quer a adesão entre o compósito e o perfil de alumínio.
Apesar de terem sido propostos aqui três conceitos para a associação dos processos de extrusão e pultrusão, não significa que não existam outros. Aliás, a colocação do processo de pultrusão após a etapa de anodização é, até, uma solução bastante interessante para um estudo posterior, já que pode conseguir melhores resultados de adesão. Muito embora seja um conceito com uma cadência de produção bastante inferior aos referidos neste trabalho.
É igualmente necessário haver um trabalho prático mais congruente com o processo de pultrusão, uma vez que neste caso foi realizado um estudo experimental com pouca similaridade com o que se pretende pelos conceitos teóricos, que se explica pela dificuldade de recorrer aos recursos necessários. Assim, agora que foram adquiridos conhecimentos mais teóricos acerca dos diferentes parâmetros associados aos processos de produção aqui tratados e à forma de produção dos perfis híbridos com recurso a esses mesmos processos, torna-se mais simples partir daqui para uma aplicação prática mais correta. Para evitar a necessidade de criação de uma fieira de pultrusão nova, apenas para produção dos perfis híbridos, seria mais interessante encontrar perfis de alumínio compatíveis com uma fieira já existente. Sendo, para tal, necessária uma pequena folga entre a fieira e o perfil, para ser criada a camada de compósito na superfície do alumínio. A dimensão dessa folga, dependerá da espessura da camada de compósito que se pretende obter na superfície do alumínio.
Como se observou no trabalho prático executado, a rugosidade superficial teve influência na adesão do compósito ao alumínio, pelo que existe a necessidade de um estudo mais incisivo sobre a rugosidade superficial em cada uma das etapas do processo de extrusão associada aos conceitos apresentados. Caso se verifique que a rugosidade exibida é insuficiente para uma boa adesão, poderá ser necessário incluir uma etapa, por exemplo, de granalhagem antes do perfil seguir para pultrusão.
Um trabalho que também tem que ser realizado, pela sua extrema importância caso algum destes conceitos venha a ser aplicado na indústria, é uma análise de custos. Quer em relação aos processos, como em relação aos produtos. Por exemplo, caso se opte pelo primeiro ou pelo segundo conceito, é necessário verificar se o custo associado à pultrusão consegue ser inferior ao custo com o envelhecimento dos perfis, assim como se as propriedades obtidas através da hibridização são significativamente superiores às obtidas com os perfis comuns em alumínio.
Em geral, estes tipos de estruturas híbridas necessitam de estudos posteriores que possibilitem a validação destas para várias aplicações. Alguns destes estudos poderão incidir sobre a interface, a resistência ao impacto, a tolerância ao dano e a resistência à fadiga. E, assim, verificar se o potencial teórico exibido por estas estruturas se verifica realmente tornando estas como boas alternativas quer às estruturas metálicas como às estruturas totalmente em material compósito.
Referências
Almeida, Pedro Miguel Vasques Eusébio da Costa 2013. "FEUP BUS/CIVITAS", Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.
Aluminiumdesign.net. 2017a. "Aluminium alloys – Alloys for extrusion". Acedido a 13-08- 2017. http://www.aluminiumdesign.net/design-support/aluminium-alloys-alloys-for-
extrusion/.
———. 2017b. "Extrusion Process". http://www.aluminiumdesign.net/design- support/extrusion-process/.
Amorim, Eduardo Rodrigues dos Santos. 2013. "Estudo do processo de fabricação de perfis híbridos pultrudidos". http://recipp.ipp.pt/handle/10400.22/4690.
Ashirvad. 2017. Pultrusion Machine Cater Pillar Puller Type.
http://ashirvadind.com/products/pultrusion-machines/caterpillar-pultrusion-machine/. Biron, Michel. 2013. "1 - Outline of the Actual Situation of Plastics Compared to Conventional Materials". Em Thermoplastics and Thermoplastic Composites (Second
Edition), 1-29. William Andrew Publishing.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781455778980000019.
———. 2014. "5 - Thermoset Processing". Em Thermosets and Composites (Second Edition), 269-297. Oxford: William Andrew Publishing.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781455731244000055. Black, Sara. 2009. Pultruding cost out of aerospace parts. Composites World. http://www.compositesworld.com/articles/pultruding-cost-out-of-aerospace-parts. Broughton, J. G., A. Beevers e A. R. Hutchinson. 1997. "Carbon-fibre-reinforced plastic (CFRP) strengthening of aluminium extrusions". International Journal of Adhesion and
Adhesives no. 17 (3):269-278.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143749697000201.
Bühler, Sebastian 2014. "PulCore process for foam-filled profiles", em Lisboa, Portugal. Castro, Mário. 2014. "Perfis Pultrudidos: Processo de fabrico, conceção e dimensionamento". http://recipp.ipp.pt/handle/10400.22/6027.
Chen, Xuemei. 2008. "The effect of extrusion conditions on yield strength of 6060 Aluminium Alloy", Auckland University of Technology.
Composites, allnex. 2014a. "Pultrusion".
http://www.nuplex.com/composites/processes/pultrusion.
Composites, Revolution. 2014b. Braided Preforms and Fabrics. https://www.revolutioncomposites.com/processes/braiding.
Costa, Carlos José Matos da 2012. "Optimização de uma máquina de pultrusão", Engenharia Mecânica, Instituto Superior de Engenharia do Porto.
CPIC. 2011. Roving Assemble P243.
http://br.cpicfiber.com/produtos.asp?codigo=5&cat=Refor%C3%A7os.
Extrusal. 2011. "Alumínio". Acedido a 02-08-2017. http://www.extrusal.pt/index.php?id=57. Fanucci, J., J. Gorman, R. Balonis e C. Koppernaes. 2002. Method for incorporating rigid elements into the core of composite structural members in a pultrusion process. Google Patents. https://www.google.ch/patents/US20020014302.
Gardiner, Ginger. 2016. "The resurgence of GLARE".
http://www.compositesworld.com/blog/post/the-resurgence-of-glare.
Hains, R.W. 1977. "The Ageing Process for Extruded Aluminum Profiles". Comunicação apresentada em Extrusion Technology em Atlanta.
Hancox, N. L. e H. Wells. 1979. "Aluminum/carbon fiber hybrid composites". Polymer
Engineering & Science no. 19 (13):917-922. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760191307. Jamiyanaa, Khongor e Uday Vaidya 2014. Development of Thermoplastic Pultrusion with Modeling and Experiments.
https://energy.gov/sites/prod/files/2014/07/f17/lm085_jamiyanaa_2014_o.pdf. Joshi, S. C. 2012. "12 - The pultrusion process for polymer matrix composites". Em
Manufacturing Techniques for Polymer Matrix Composites (PMCs), 381-413. Woodhead
Publishing. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780857090676500122.
Kamocka, Monika, Marcin Zglinicki e Radoslaw J. Mania. 2016. "Multi-method approach for FML mechanical properties prediction". Composites Part B: Engineering no. 91:135-143. KANA, Advanced Composite Industries. 2017. Pultrusion Machine.
http://www.kanacomposite.com/pultrusion-machine.
Kennedy, Al. 2014. "The Ageing Process for Extruded Aluminum Profiles". Comunicação apresentada em IMEDAL, em Puerto Vallarta, Mexico. Acedido a 10-05-2017.
Kim, Dae-Hwan, Woo Il Lee e Klaus Friedrich. 2001. "A model for a thermoplastic pultrusion process using commingled yarns". Composites Science and Technology no. 61 (8):1065-1077. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353800002347. Kim, Hee Chul, Dong Kil Shin e Jung Ju Lee. 2013. "Characteristics of aluminum/CFRP short square hollow section beam under transverse quasi-static loading". Composites Part B:
Kim, Patrick. 1998. "A Comparative Study of the Mechanical Performance and Cost of Metal, FRP, and Hybrid Beams". Applied Composite Materials no. 5 (3):175-187.
http://dx.doi.org/10.1023/A:1008830017745.
Kuijpers, N. C. W., F. J. Vermolen, C. Vuik, P. T. G. Koenis, K. E. Nilsen e S. van der Zwaag. 2005. "The dependence of the β-AlFeSi to α-Al(FeMn)Si transformation kinetics in Al–Mg–Si alloys on the alloying elements". Materials Science and Engineering: A no. 394 (1):9-19. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509304012705.
Kyosev, Y. 2016. Advances in Braiding Technology: Specialized Techniques and
Applications. Elsevier Science.
Lauter, C, M Frantz, JP Kohler e T Tröster. 2012. "Crash tests of hybrid structures consisting of sheet metal and local CFRP reinforcements". Comunicação apresentada em 15th European Conference on Composite Materials, Venedig.
Lebrao, Guilherme Wolf. 2008. "Fibra de carbono". Revista Plástico Sul (91):34-5. Machine Products, Inc. 2017. Tooling and dies. http://pultrusiononline.com/tooling.
Maia, Gonçalo Carneiro 2015. "Tábua de skate em resina de poliéster reforçada com fibra de vidro", Engenharia Mecânica, Instituto Superior de Engenharia do Porto.
Marques, António Torres 2016. Apontamentos de Sistemas Compósitos.
Meyer, R.W. 1985. Handbook of pultrusion technology. New York: Chapman and Hall. Miravete, A. 1999. 3-D Textile Reinforcements in Composite Materials. Elsevier Science. Misiolek, Wojciech Z., Lehigh University e Richard M. Kelly. 2005. "Extrusion of Aluminum Alloys". Em ASM Handbook Volume 14A, Metalworking: Bulk Forming.
Moura, Marcelo Francisco de Sousa Ferreira de, Alfredo Manuel Balacó de Morais e António Gonçalves de Magalhães. 2011. Materiais compósitos : materiais, fabrico e comportamento
mecânico Porto: Publindústria, Edições Técnicas.
Nascimento, Filipe Miguel Ferreira 2007. "Processamento por Fricção Linear - Caracterização e análise de ligas de alumínio processadas AA5083-O e AA7022-T6", Engenharia de
Materiais, Universidade Técnica de Lisboa.
Nogueira, João Sobrinho Simões Aguiar. 2012. "Recozimento de homogeneização da liga 6063 na empresa SAPA II Perfis", Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Pires, João Carlos Mergulhão Teixeira. 2009. "Optimização do processo de extrusão de perfis cilíndricos ocos numa liga AA6082", Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Rodrigues, Jorge e Paulo Martins. 2005. Tecnologia Mecânica - Tecnologia da deformação
Plástica Vol II - Aplicações Industriais Lisboa: Escolar Editora.
Salvado, Ricardo Coelho. 2016. "Implementação de Peças Pultrudidas em Autocarros", Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.
Seneviratne, Waruna P e John S Tomblin. 2012. "Certification of Composite-Metal Hybrid Structures using Load-Enhancement Factors". FAA Joint Advanced Materials and Structures
(JAMS)/Aircraft Airworthiness and Sustainment (AA&S), Baltimore, MD.
Silva, F. J. G., E. Amorim, A. Baptista, G. Pinto, R. D. S. G. Campilho e M. R. A. Castro. 2017. "Producing hybrid pultruded structural products based on preforms". Composites Part
B: Engineering no. 116:325-332.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836816306655.
Sinmazçelik, Tamer, Egemen Avcu, Mustafa Özgür Bora e Onur Çoban. 2011. "A review: Fibre metal laminates, background, bonding types and applied test methods". Materials &
Design no. 32 (7):3671-3685.
Starr, T.F. 2000. Pultrusion for Engineers. CRC Press.
Strong, A.B. 2008. Fundamentals of Composites Manufacturing, Second Edition: Materials,
Methods and Applications. Society of Manufacturing Engineers.
Unicomposite, Technology Co. 2014. Pultrusion Machine.