Porque é que a fibra de carbono nem sempre é a melhor escolha

Fibra de carbono ou fibra de vidro? Como selecionar o compósito adequado

Kim Sjödahl, vice-presidente Sénior de I&D e Tecnologia da Exel Composites20/01/2021
Ninguém pensaria em podar um bonsái com uma motosserra, embora fosse algo divertido de assistir. Pode parecer óbvio, mas há muitas áreas em que a seleção da ferramenta certa é um ingrediente essencial para o sucesso. Na indústria dos compósitos, os clientes pedem frequentemente fibra de carbono quando na realidade a fibra de vidro é um material de alto desempenho mais adequado às suas necessidades.
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Alguns dizem que a fibra de carbono é o material do futuro. A fibra de carbono tende a ser associada a carros desportivos elegantes com portas de abertura vertical ou, quando se trata da indústria, a lâminas de turbinas eólicas mais longas do que anteriormente se imaginava. Para a maioria dos produtores de compósitos, a fibra de carbono é o material que serve para estimular o interesse dos clientes e dos seus engenheiros de design pelos compósitos - e para os fazer perceber que outros compósitos como a fibra de vidro são mais adequados para o seu projeto.

Os carros desportivos, bicicletas de corrida e raquetes de ténis profissionais são feitos principalmente de fibra de carbono. Isto porque requerem um material de baixa densidade e alta resistência à tração para maximizar as vantagens do peso. No entanto, isto não significa que a fibra de carbono seja perfeita para todas as aplicações.

A importância da fibra de vidro

Em muitos casos, quando os clientes querem fibra de carbono, o material que melhor se adapta às suas necessidades é a fibra de vidro. De facto, poderia dizer-se que a fibra de vidro foi o primeiro material de alto desempenho e a sua invenção remonta a pouco antes da Segunda Guerra Mundial. A fibra de vidro tem provado repetidamente o seu valor, desde perfis de janelas e portas e bastões telescópicos em aplicações automóveis até juntas de carris e radomes de telecomunicações. Se acredita que a fibra de vidro é reservada para o fabrico de barcos a remos, talvez seja altura de conhecer outras possíveis aplicações.

A fibra de vidro tem uma resistência à tração muito boa, superior à da maioria dos metais. É um grande isolante, com um coeficiente de expansão térmica muito baixo, e é resistente à corrosão e às intempéries. Por exemplo, o reator de fusão ITER, um reator de fusão ao estilo ‘tokamak’ a ser desenvolvido por 35 países em colaboração, utiliza anéis de pré-compressão (PCR) de compósitos de fibra de vidro para manter a integridade do reator.

O reator de fusão ITER utiliza PCRs para absorver a deformação e fadiga dos ímanes que mantêm o plasma no lugar, que atinge temperaturas de 150 milhões de graus Celsius. A fibra de vidro foi selecionada para o fabrico dos PCR devido às propriedades mecânicas específicas de alto desempenho do material.

A fibra de vidro resistiu ao teste do tempo. Desde as suas primeiras utilizações na Segunda Guerra Mundial, este material ainda não foi substituído por uma alternativa melhor, em grande parte devido às suas propriedades mecânicas em combinação com o seu custo competitivo e flexibilidade de conceção.

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Feito à medida

É também importante notar que, nos compósitos, a escolha não é binária. Na Exel Composites, oferecemos uma gama de soluções de compósitos pultrudidos e pullwound. Fabricamos muitos produtos de fibra de carbono juntamente com fibras de vidro e combinações híbridas, nas quais utilizamos tanto fibra de carbono como fibra de vidro.

A escolha do material certo requer uma compreensão clara da aplicação desejada e das especificações do produto. Numa fase inicial, trabalhamos com o cliente para perceber qual a melhor solução. A análise deve incluir custos, particularmente porque a matéria-prima da fibra de carbono tem um custo mais elevado do que a da fibra de vidro.

A adaptação de um compósito pode variar, desde uma mistura específica de fibras para alcançar determinadas propriedades, até à gestão do alinhamento das fibras e formulação da resina. Por exemplo, um tubo de fibra de vidro pode necessitar de reforço adicional ao longo de um dos lados. Neste caso, as fibras de carbono poderiam ser estrategicamente incorporadas no tubo juntamente com a fibra de vidro no momento do fabrico para criar uma estrutura híbrida forte que satisfaça os requisitos de conceção, considerando ao mesmo tempo a otimização de custos.

Ter a ferramenta certa é importante, quer se trate da poda de um bonsái ou da melhoria de uma infraestrutura. Embora possa parecer mais atraente utilizar uma motosserra, ou fibra de carbono, por vezes outras opções mais discretas podem ser a melhor escolha para a tarefa em questão.

Jaba: tradução 4.0

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