Desenvolvimento de um material compósito inteligente para a aplicação na indústria aeronáutica com capacidade de proteção ao impacto

Abstract

O presente documento surge no âmbito de uma dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica, com especialização na área de Concessões e Construções Mecânicas. O tema da dissertação é focado essencialmente em materiais compósitos e foi desenvolvido em colaboração com a Associação Fibrenamics - Instituto de Inovação Em Materiais Fibrosos e Compósitos, enquanto Interface Tecnológica da Universidade do Minho. Ao redor do tema principal, foi então focada a área dos materiais compósitos inteligentes e com capacidade de sensorização, e tentou-se integrar esta matéria prima na indústria aeronáutica através da pesquisa de algumas lacunas ou potenciais melhorias no ramo. Assim, neste documento, inicialmente encontra-se uma breve descrição da história da indústria aeronáutica, desde as primeiras aeronaves até aos últimos modelos, passando pela aeronáutica militar, que acaba por ser o foco principal do trabalho. Dentro do estudo da indústria aeronáutica é possível encontrar ainda referências à normalização utilizada no setor, alguns problemas que ele atravessa e onde os materiais compósitos podem ser relevantes dentro desta área. Após esta introdução feita, é importante também apresentar os materiais compósitos, nomeadamente aqueles mais relevantes para a aeronáutica, incluindo reforços, matrizes, aditivos e respetivos processos de produção. Dentro deste mesmo capítulo, detalham-se os compósitos inteligentes, apresentando as suas várias aplicações e possibilidade, dando assim mote ao tema principal do projeto. Com a apresentação e seleção dos materiais feita, incluindo resina, fibras e respetivos aditivos para dotar o material de determinadas características, o relatório foca-se numa parte mais prática onde é possível perceber o processo de produção de todas as placas compósitas construídas. Por último, e com o intuito de analisar a tese construída, são apresentados os ensaios realizados às amostras, e discutidos os respetivos resultados obtidos ao longo do trabalho. Este relatório termina com um capítulo dedicado às conclusões e possibilidades de trabalhos futuros a desenvolver no tema.

The present document is a master's thesis in Mechanical Engineering, specialized in the area of Mechanical Constructions and Designs. The dissertation's theme is focused essentially on composite materials and was developed in collaboration with the Fibrenamics Association - Institute of Innovation in Fibrous and Composite Materials, located in University of Minho. Considering the main theme, the focus was on intelligent composite materials with sensing capabilities, and an attempt was made to integrate these materials into the aeronautical industry through the research of some gaps or potential improvements in the field. Thus, initially, a brief description of the history of the aeronautical industry is presented, from the first aircraft to the latest models, including military aeronautics, which ends up being the main focus of the work. Within the study of the aeronautical industry, references to the standardization used in the sector, some problems it faces, and where composite materials can be relevant within this area can also be found. After this introduction, it is also important to present composite materials, namely those most relevant to aeronautics, including reinforcements, matrixes, additives, and their respective manufacturing processes. In the same chapter, intelligent composites are further researched, presenting their various applications and possibilities and providing a starting point for the main project's theme. With the materials selected and described, including the resin, fibers, and respective additives that provide the material certain characteristics, the report focuses on a more practical part where it is possible to understand the production process of the prototypes. Lastly, in order to analyze the thesis that was built, the tests done on the samples are presented, and the respective results obtained throughout the work are discussed. The dissertation report ends with a chapter dedicated to conclusions and possibilities for future work to be developed on the subject.