Vibrações detectam falhas em compósitos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2003

Da mesma forma que as aranhas tocam fibras específicas de sua teia e "ouvem" sinais de retorno que indicam a presença de presas, uma técnica desenvolvida por cientistas da Universidade Purdue (Estados Unidos) utilizará vibrações para encontrar danos em compósitos utilizados na construção de veículos militares e naves espaciais.

O processo, desenvolvido pelo Dr. Douglas E. Adams, professor de engenharia mecânica daquela universidade, pode diagnosticar automaticamente a integridade estrutural de materiais compósitos. Estes materiais são feitos de camadas de cerâmica, plástico, ligas metálicas e tecido, todos justapostos e colados. Como eles são extremamente resistentes, além de leves, esses materiais compósitos têm tido crescente aplicação em mísseis, aviões e outros sistemas militares, incluindo uma nova blindagem para tanques de combate.

Embora essas novas blindagens de veículos de combate sejam muito mais efetivas do que as atuais blindagens de aço, o material compósito tem um calcanhar de Aquiles: enquanto danos na blindagem de aço são facilmente visíveis, materiais compósitos muitas vezes têm a aparência superficial como se estivesse em perfeitas condições, quando, em seu interior, há sérios danos.

A nova técnica de aplicação de vibrações pode ser utilizada para verificar constantemente, em tempo real, a integridade da blindagem de compósito, emitindo um alerta se o material estiver prestes a ser rompido. Os testes mostraram que a técnica é sensível o suficiente para apontar danos causados mesmo por pequenos impactos, como a queda de uma chave inglesa sobre o material a poucos centímetros de altura. Além disso, ela consegue detectar também falhas oriundas da delaminação, uma espécie de envelhecimento que faz com que o material compósito comece a se desfazer em seus elementos constituintes. Esta sensibilidade torna a técnica aplicável também em outras áreas, como a verificação da integridade da fuselagem de alumínio dos aviões, trens e carros e mesmo em pontes e rodovias.

O sistema utiliza uma série de atuadores e sensores, colocados nas bordas da peça a ser monitorada. Este enfoque elimina a necessidade de sensores embutidos no material, o que fatalmente o enfraqueceria. Os atuadores transmitem ondas acústicas de alta freqüência. Os sensores monitoram as ondas, que são alteradas por qualquer pequeno defeito no material. Ao receber ondas que relatam danos no material, o sistema é capaz de dizer não apenas exatamente onde está o defeito, como também suas dimensões.

O sistema pode ser configurado para procurar por defeitos em direções específicas, sendo também capaz de cancelar a interferência de outras fontes de energia e vibração. Isto é essencial para que a técnica seja utilizada em veículos, sempre sujeitos às vibrações do motor, dos ocupantes e da própria rodagem.