Em áreas como aeroespacial, tubulações industriais e veículos de novas energias, os tubos enrolados em fibra de carbono estão mudando lentamente a forma como as coisas são feitas. Você molda a fibra de carbono em um determinado formato para fazer esse material. É feito de fibra de carbono, o que o torna muito forte, leve e resistente à ferrugem. As fábricas que fabricam fibra de carbono e tubos de enrolamento são as principais forças por trás desta revolução dos materiais. Este artigo irá esclarecer qualquer confusão sobre este “material do futuro”, analisando-o sob três pontos de vista diferentes: como funciona, onde pode ser usado e o que a indústria está fazendo com ele.
A fibra de carbono é tão forte quanto o aço, mas muito mais leve.
A pequena estrutura da fibra de carbono confere-lhe “superpoderes”. Essas fibras são feitas de átomos de carbono e têm apenas 5 a 10 mícrons de largura. Mas em termos de relação resistência/densidade, eles são cinco vezes mais resistentes que o aço. A fibra de carbono é geralmente encontrada em longos fios em fábricas que fabricam tubos enrolados. Para fazer uma estrutura tubular, esses filamentos são embebidos em resina e depois enrolados uns nos outros em um determinado ângulo. Este processo não apenas corrige problemas comuns de soldagem em tubulações metálicas, mas também torna a tubulação mais forte na direção axial, mais rígida na direção do aro e menos propensa a torcer, alterando cuidadosamente os ângulos de enrolamento (por exemplo, 0°, ±45° e 90°).
A "metamorfose" da fibra ao tubo: a tecnologia básica para fazer tubos enrolados
Você não pode simplesmente “enrolar” o material para fazer tubos enrolados em fibra de carbono. Existem quatro etapas principais em uma fábrica de enrolamento de filamentos: preparação das fibras, fabricação da resina, enrolamento e moldagem, e cura e desmoldagem.
1. Pré-tratamento de fibra: A gravação a plasma e outros tratamentos são feitos em fibras de carbono para ajudar a resina a aderir melhor às fibras e evitar que as camadas se separem.
2. Formulação da Resina: O tipo de resina utilizada na fabricação do tubo depende da finalidade a que será utilizado. Dois exemplos são resinas fenólicas e epóxi. Além disso, a **quantidade de agentes de cura é cuidadosamente controlada** para garantir que o tubo funcione bem mesmo em locais quentes ou corrosivos.
3. Enrolamento e Moldagem: Uma máquina bobinadeira de filamento CNC envolve fibras de carbono que foram embebidas em resina ao redor de um mandril em certos ângulos e tensões para formar uma estrutura com muitas camadas.
4. Cura e Desmoldagem: Colocar o tubo enrolado em um forno quente reticula totalmente a resina. Depois disso, o tubo é retirado do molde para fazer um produto que funcione bem e tenha precisão de ± 0,1 mm.
Cenários de aplicação: um artista flexível — de "ir para o subsolo" a "levar aos céus"
Muitas empresas acreditam que os tubos enrolados em fibra de carbono são o “material ideal” porque são “fortes e leves”.
• Aeroespacial: Quando usados em peças como linhas de combustível de foguetes e estruturas de suporte de satélites, os tubos enrolados em filamentos de fibra de carbono podem reduzir o peso em 40% a 60%. Isso pode torná-lo capaz de carregar muito mais peso.
• Veículos de Nova Energia: Os veículos com células de combustível de hidrogênio podem suportar pressões de até 70 MPa sem o risco de fragilização por hidrogênio que acompanha os tanques metálicos regulares. Eles usam tubos de filamentos de fibra de carbono para fazer seus tanques de armazenamento de hidrogênio, e é por isso.
• Tubulação Industrial: Os tubos enrolados com filamentos de fibra de carbono são uma escolha melhor do que os tubos normais de aço inoxidável para processamento químico e engenharia naval. Eles podem durar mais de 20 anos e não enferrujam facilmente em produtos químicos ou água salgada.
Fazer as coisas de uma forma que seja boa para o meio ambiente e atualizações inteligentes são duas tendências do setor.
A "metamorfose" da fibra ao tubo: a tecnologia básica para fazer tubos enrolados
Você não pode simplesmente “enrolar” o material para fazer tubos enrolados em fibra de carbono. Existem quatro etapas principais em uma fábrica de enrolamento de filamentos: preparação das fibras, fabricação da resina, enrolamento e moldagem, e cura e desmoldagem.
1. Pré-tratamento de fibra: A gravação a plasma e outros tratamentos são feitos em fibras de carbono para ajudar a resina a aderir melhor às fibras e evitar que as camadas se separem.
2. Formulação da Resina: O tipo de resina utilizada na fabricação do tubo depende da finalidade a que será utilizado. Dois exemplos são resinas fenólicas e epóxi. Além disso, a **quantidade de agentes de cura é cuidadosamente controlada** para garantir que o tubo funcione bem mesmo em locais quentes ou corrosivos.
3. Enrolamento e Moldagem: Uma máquina bobinadeira de filamento CNC envolve fibras de carbono que foram embebidas em resina ao redor de um mandril em certos ângulos e tensões para formar uma estrutura com muitas camadas.
4. Cura e Desmoldagem: Colocar o tubo enrolado em um forno quente reticula totalmente a resina. Depois disso, o tubo é retirado do molde para fazer um produto que funcione bem e tenha precisão de ± 0,1 mm.
Cenários de aplicação: um artista flexível — de "ir para o subsolo" a "levar aos céus"
Muitas empresas acreditam que os tubos enrolados em fibra de carbono são o “material ideal” porque são “fortes e leves”.
• Aeroespacial: Quando usados em peças como linhas de combustível de foguetes e estruturas de suporte de satélites, os tubos enrolados em filamentos de fibra de carbono podem reduzir o peso em 40% a 60%. Isso pode torná-lo capaz de carregar muito mais peso.
• Veículos de Nova Energia: Os veículos com células de combustível de hidrogênio podem suportar pressões de até 70 MPa sem o risco de fragilização por hidrogênio que acompanha os tanques metálicos regulares. Eles usam tubos de filamentos de fibra de carbono para fazer seus tanques de armazenamento de hidrogênio, e é por isso.
• Tubulação Industrial: Os tubos enrolados com filamentos de fibra de carbono são uma escolha melhor do que os tubos normais de aço inoxidável para processamento químico e engenharia naval. Eles podem durar mais de 20 anos e não enferrujam facilmente em produtos químicos ou água salgada.
Fazer as coisas de uma forma que seja boa para o meio ambiente e atualizações inteligentes são duas tendências do setor.