Honeycomb de poliaramida: estabilidade, fabricação e aplicações

As estruturas honeycomb de poliaramida são feitas de produtos de núcleo de alta resistência, leves e densos que consistem principalmente de fibras de aramida, como o Nomex. Atualmente, os favos de mel são um recurso comum em aplicações de alta composição, que vão desde a utilização de interiores no setor aeroespacial até painéis de defesa contra explosões. Este artigo é um resumo técnico de suas estruturas e usos primários em vários setores.

1. Introdução às estruturas honeycomb de poliaramida

Os núcleosalveolares de poliaramida são fabricados por meio da expansão de folhas revestidas ou impregnadas de resina fenólica de fibras de aramida, geralmente papel Nomex®. Isso cria uma estrutura celular leve, mas com uma estrutura celular hexagonal ou superexpandida. A estrutura reflete as propriedades de resistência do honeycomb natural e proporciona melhor desempenho em sistemas compostos de sanduíche.

Eles também são usados como material de núcleo em painéis sanduíche, nos quais finas películas compostas de alta resistência coladas por adesivos (por exemplo, plásticos reforçados com fibra de vidro ou carbono) são coladas em cada lado. O núcleo de poliaramida proporciona rigidez, absorção de energia e isolamento sem penalizar o peso e é particularmente valioso para as aplicações em que o peso é essencial.

Fig. 1 Favo de mel de poliaramida

2. Propriedades mecânicas dos núcleos do honeycomb de poliaramida

O desempenho mecânico do honeycomb de poliaramida é um de seus pontos fortes típicos.

Suas principais características são:

• Alta relação resistência/peso: Apesar de seu baixo peso, os núcleos têm a capacidade de suportar cargas pesadas, tanto em cisalhamento quanto em compressão.
• Resistência à fadiga: Os honeycombs de poliaramida têm a capacidade de suportar cargas cíclicas, o que é útil em aeronaves e elementos de transporte sob cargas de longo prazo.
• Tolerância a danos: Ao contrário dos materiais de núcleo frágil, os honeycombs de poliaramida se deformam plasticamente com golpes de alto impacto, produzindo uma zona de proteção contra falhas de maneira catastrófica.

Essas são as propriedades que os tornam adequados para aplicações estruturais e semiestruturais em plataformas civis e militares.

3. Estabilidade térmica e química de honeycombs à base de aramida

Os núcleos de favo de mel de poliaramida apresentam excelente estabilidade química e térmica. Eles geralmente funcionam muito bem em ambientes de até 180°C (356°F) e apresentam estabilidade dimensional em uma ampla faixa de temperatura. Além disso, sua resistência à degradação térmica os torna adequados para montagens coladas por cura em alta temperatura.

Quimicamente, eles são resistentes à umidade, a solventes, a combustíveis e a ácidos suaves. Essa característica é particularmente benéfica em aplicações de serviços marítimos e úmidos. Em segundo lugar, seu desempenho contra incêndios é inquestionável - atendendo a requisitos como o FAR 25.853 para chamas, fumaça e toxicidade em interiores de aeronaves.

4. Comparação com outros materiais honeycomb

Quando os engenheiros fazem a seleção do material do honeycomb, o peso, a força, a durabilidade, a resistência à corrosão e o custo são equilibrados. É aqui que os honeycombs de poliaramida se destacam:

• Vs Honeycomb de alumínio: Enquanto o alumínio é mais rígido e mais forte com a temperatura, os honeycombs de poliaramida são mais leves, resistentes à corrosão e mais propensos às necessidades de FST (chama, fumaça e toxicidade).
• Vs Termoplásticos: Os honeycombs de termoplástico podem ser menos propensos a custos e recicláveis, mas geralmente não têm maior resistência mecânica e precisam de menos estabilidade térmica em comparação com os núcleos à base de aramida.
• Favo de mel de carbono/Kevlar: os núcleos de carbono e Kevlar são mais potentes, mas muito mais caros, o que torna a poliaramida um compromisso razoável em termos de custo-desempenho.

Todas essas comparações colocam o honeycomb de poliaramida como um material de ampla aplicabilidade em todos os setores. Para obter mais produtos honeycomb, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Fig. 2 Favo de mel de alumínio

5. Amortecimento acústico e de vibração em painéis de poliaramida

A segunda vantagem importante é a capacidade de absorção de vibração sonora e mecânica do honeycomb de poliaramida. Como núcleo de painéis sanduíche, o material absorve a energia vibracional e atua como uma barreira acústica. Nos setores de transporte - cabines de aeronaves, vagões de trem e interiores de automóveis -, a redução do ruído aumenta o conforto e a satisfação do cliente.

6. Aplicações dos núcleos de favo de mel de poliaramida

Estruturas sanduíche aeroespaciais

Os núcleos alveolares de poliaramida são amplamente utilizados em interiores de aeronaves, como assoalhos, paredes laterais, tetos, compartimentos de bagagem e divisórias. Tanto o desempenho quanto a segurança são aprimorados por sua resistência a chamas, redução da emissão de fumaça e melhores propriedades mecânicas. O material também facilita a redução de peso nas aeronaves, beneficiando diretamente a eficiência do combustível e a capacidade de carga útil.

Interiores automotivos

Os honeycombs de aramida são usados em automóveis como materiais principais para painéis de portas, tampas de porta-malas e forros de teto. Eles auxiliam no cumprimento dos padrões de economia de combustível, reduzindo o peso do veículo, mas sem comprometer os requisitos de inflamabilidade do interior. A capacidade de absorção de energia também garante a segurança dos passageiros em caso de acidente.

Painéis marítimos e ferroviários

No uso marítimo, a resistência à corrosão do honeycomb de poliaramida é um excelente recurso. Ele é usado no interior de navios, anteparas e construção de convés. Em aplicações ferroviárias, ele ajuda os fabricantes a cumprir as metas de peso e as rigorosas exigências de proteção contra incêndio, especialmente em trens de alta velocidade e metrô.

Defesa e absorção de energia

Os honeycombs de poliaramida são empregados em sistemas de blindagem, painéis de explosão de veículos e abrigos implantáveis nos quais a absorção de energia é fundamental. Eles são leves e possuem deformação por impacto, o que os torna ideais para estruturas que se destinam a absorver e dissipar a energia de explosão ou balística.

Estruturas de VANTs e drones

Os veículos aéreos não tripulados (UAVs) e os drones exigem estruturas superleves e resistentes. Os núcleos de favo de mel de poliaramida são usados em asas, carcaças de fuselagem e superfícies de controle para garantir a máxima resistência ao voo e capacidade de manobra sem sacrificar a integridade da estrutura.

Conclusão

Do setor aeroespacial ao de defesa, o honeycomb de poliaramida atende aos requisitos técnicos - mecânicos, térmicos e acústicos - e é um material essencial para a engenharia de compostos. À medida que novas tecnologias de processamento e sistemas de resina se tornam acessíveis, o honeycomb de poliaramida continuará a ser um pilar nas estruturas leves da próxima geração.