Historicamente o conceito de estruturas sandwich foi formulado em 1820 por dois franceses, mas somente 110 anos depois foi posto em prática em pequenos aviões que utilizavam faces de asbestos e papelão prensado como material sandwich. Durante a Segunda Guerra Mundial, o avião britânico Mosquito, foi provavelmente o primeiro projeto a usar comercialmente, e em série, o conceito de estruturas sandwich. Boa parte não estrutural do avião era fabricada em chapas sandwich de laminados de madeira compensada fina e balsa, contudo a decisão de escolher este tipo de estrutura e estes materiais foi devido à falta de outras opções e pela escassez de materiais durante a guerra.
Como ilustração, o nome deste tipo de estrutura é devido a um inglês John Montagu, o IV Conde de Sandwich e primeiro Lorde da Marinha inglesa em 1762. Durante a revolução americana, ele passava a maior parte do tempo sobre sua mesa e intercalava pequenas refeições entre as reuniões de estratégia. Este lanche era constituído de uma fatia de carne entre duas faces de pão, e a partir daí tanto o tipo de comida como o de estrutura ganharam o seu nome.
Bem, de qualquer maneira o conceito e os materiais somente foram colocados em prática comercialmente a partir de 1940 com o intuito de reduzir peso em embarcações militares. E somente em 1950, com o aparecimento de resinas e fibras sintéticas, entraram no mercado a madeira balsa e as primeiras espumas de PVC.
Os princípios da construção tipo sandwich foram desenvolvidos a partir da teoria de vigas em forma de “I”. Naquela época, descobriu-se que uma viga podia ficar mais rígida e mais leve com a eliminação de algum material supérfluo, deixando dois flanges horizontais separados por uma alma vertical que os mantinha ligados rigidamente. Essa descoberta foi a causa da queda de uma barreira no desenvolvimento de vários tipos de estrutura e muitas aplicações da engenharia moderna são baseadas nesse princípio. A construção sandwich em um laminado oferece as mesmas vantagens que uma viga “I” em uma estrutura metálica, mas em vez de uma alma e dois flanges, a construção em sandwich faz uso de um material de núcleo de baixa densidade, que é faceado em ambos os lados por laminados sólidos de fibra.
Foi em meados de 1960 com grande parte da teoria escrita e publicada que a tecnologia começou a ser utilizada em escala industrial. A primeira estrutura naval de grande porte somente foi fabricada nos meados da década de 1970, com a construção de uma série de corvetas pela marinha da Suécia. Apesar das diversas vantagens que os laminados de fibra exibem sobre outros materiais, a resistência à flexão não é um dos pontos mais fortes dos plásticos reforçados devido ao baixo módulo de elasticidade.
Victor Souza disse:
Qual é o melhor tipo de espuma para laminados do tipo sanduíche em embarcações?
Barracuda Composites disse:
Victor, atualmente a espuma mais utilizada na fabricação de embarcações é a espuma de PVC. O PVC por possuir as células fechadas impede a infiltração de água no laminado como era muito comum antigamente nos barcos construídos com PU. Outro detalhe é que o PVC tem uma grande variedade de densidades, podendo ser utilizado em todas ás áreas desde longarinas e anteparas até fundos, costados, decks e espelhos de popa.
Maria Ribeiro de Melo disse:
Qual a vantagem da construção sanduíche comparada a de fibra sólida?
Barracuda Composites disse:
Maria,
O principal motivo de se utilizar construções do tipo sanduíche é o aumento da espessura do laminado para aumentar a rigidez geral do painel. Com a adição de um material de núcleo leve, é possível aumentar muito a rigidez sem causar um aumento grande no peso.
Francisco disse:
cascos feitos de compensado naval só são laminados em sua parte exterior certo ? Um laminado sandwich nesse caso aumentaria muito o peso?
Barracuda Composites disse:
Francisco,
na verdade, os cascos fabricados em laminação sandwich ficam bem mais leves. Como a densidade dos materiais de núcleo como as espumas de PVC são muito menores do que a do compensado naval, que é cerca de 750 kg/m³, o peso do laminado em geral fica consideravelmente menor.
Jessica Alves disse:
Quais são os materiais de núcleos mais utilizados na indústria náutica atualmente?
Barracuda Composites disse:
Jessica,
Atualmente o material de núcleo mais utilizado na indústria náutica é a espuma de PVC. No geral o PVC tem um “custo/benefício” melhor do que outros tipos de espuma como o PET e também com honeycombs de polipropileno.
Igor de Moraes Alves da Cruz Fonseca disse:
Quando algum núcleo é utilizado é obrigatório usar o processo de vácuo na laminação?
Barracuda Composites disse:
Oi Igor,
Não necessariamente, mas com certeza o uso de vácuo vai melhorar a eficiência da estrutura. Se preferir o processo manual, tenha em mente que é necessário garantir a ancoragem dos tecidos no núcleo e para isso, você pode utilizar um tecido combinado com manta para as faces (sempre mantendo a manta em contato com o núcleo) ou intercalar camadas de tecido com camadas de manta.
Orlando Adriano Garcia disse:
Tenho um veleiro com o mastro fixo no convés, parafusado em chapas de alumínio uma por fora no convés e outra põe dentro e entre elas madeira, e uma base de madeira que vai até a quilha.
Poderia substituir a madeira entre as chapas de alumínio que apodreceu por divincel? e a base de madeira que vai do teto da cabine a quilha?
Barracuda Composites disse:
Olá, Orlando
A parte entre as chapas de alumínio sofre muitos esforços de compressão, então o Divinycell não é a melhor escolha. Para utilizar um material que não vai se degradar com o tempo, você pode utilizar espumas Renicell para essa função, idealmente de 320 kg/m³.
Agora a base do teto da cabine até a quilha pode ser construída de espuma de PVC H100, mas deve ser muito bem laminada.