Projeto e fabricação de Tubos Compósitos em Fibras de Carbono/Epóxi Para Próteses Transtibiais por moldagem com Bladder.

Abstract

O presente trabalho utilizou-se da moldagem por bladder (BIM) com material pré-impregnado unidirecional em fibras de carbono/epóxi de cura rápida, para a fabricação de tubos compósitos para próteses transtibiais. A moldagem por bladder foi escolhida por permitir a fabricação de compósitos estruturais a partir de ferramental simples, devido às baixas pressões de processamento necessárias, a processabilidade do material pré-impregnado e apenas a uma referência na literatura fabricação de tubos para próteses por BIM. Este trabalho utilizou software de elementos finitos para otimização da sequência de empilhamento das camadas, analisando 19 tipos de configuração em software, de maneira a resistir os carregamentos requisitados na norma NBR ISO 10328, com o menor número de camadas possível. Assim, diminuindo o material pré-impregnado utilizado na fabricação dos tubos, conseguiu-se obter no presente trabalho um produto com custo de fabricação reduzido, deixando-o mais competitivo apesar do elevado valor do pré-impregnado, e com a menor relação de densidade linear obtido na literatura e entre os tubos comerciais. Os tubos fabricados neste trabalho suportaram os carregamentos estáticos (compressão e torção) e de compressão em fadiga por 3x10⁶ ciclos com frequência de 12 Hz, sendo que em compressão estática os tubos resistiram 4 vezes mais do que necessário. Em ensaios de fadiga, os tubos reduziram apenas 4% da resistência mecânica à compressão em ensaios de resistência residual. Caracterizações térmicas/termomecânicas por DSC e DMA, microscopia ótica, medidas lineares e de volume de fibras/vazios por digestão ácida, foram utilizadas para evidenciar a qualidade e robustez do processo empregado. Além disso, técnicas para análise e acompanhamento de danos em fadiga, como análise de vibração, medidas da rigidez mecânica e de histerese, e análise de falhas por MEV, foram utilizadas.