REVISTA CESVI | Fibra de carbono

 

Um caminho da indústria automobilística tem sido o desenvolvimento de veículos mais leves, que assim se tornam mais econômicos – e como consequência emitem menos poluentes.

Embora o aço ainda seja empregado em larga escala, e em diversos componentes, materiais mais leves como o alumínio estão cada vez mais presentes no mercado. Agora, a evolução no uso de materiais diferentes, visando a uma combinação de leveza e resistência, está chegando a um novo patamar, com a fibra de carbono – e isso é uma ótima notícia. A combinação dessa fibra com resinas específicas para a união das mantas proporciona uma resistência que chega a ser dez vezes superior à do aço comum, e 75% mais leve que o aço.

 

O QUE É

A fibra de carbono é de composição sintética, sendo formada por fios de carbono extremamente finos que, unidos, formam os filamentos. Esses filamentos podem ser ordenados para a formação da chamada manta de fibra de carbono, para diversas aplicações.

Seu uso começou com aeronaves e na indústria aeroespacial, migrando para diversas outras aplicações da engenharia, incluindo a náutica e também a automotiva.

Mas a fibra de carbono apresenta algumas particularidades que dificultam a produção de peças em grandes dimensões e em larga escala, quando ela é utilizada na forma CFRP (fibra de carbono plástico reforçado) com resina termofixa, pois as peças precisam ser confeccionadas pelo método de moldagem.

 

ONDE TEM

Veículos de competição têm fibra de carbono em diversos componentes, inclusive em peças estruturais. O objetivo é justamente reduzir o peso do conjunto (veículos mais leves são mais rápidos) sem abrir mão da resistência.

Carros de Fórmula 1 utilizam a fibra na estrutura de monobloco, nas carenagens, em spoilers, retrovisores e até mesmo em componentes do sistema de suspensão. Foi exatamente partindo dos carros de corrida que a tecnologia chegou aos veículos de passeio, em modelos de marcas como Lamborghini, BMW, Audi, Alfa Romeo e Toyota.

Nesse caso, pelo menos por enquanto, a fibra não é usada necessariamente em toda a estrutura do veículo, mas em determinadas peças.

O Toyota Prius PHV foi o primeiro carro do mundo produzido em massa com uma porta traseira em CFRP, contribuindo para a autonomia do veículo. Já o Chevrolet Corvette teve seus feixes de mola fabricados com fibra de carbono, abolindo o aço que era usado nessas peças.

O design de painéis internos também utiliza a fibra de carbono. E até mesmo sistemas de freio para veículos esportivos possuem discos fabricados com o composto de fibra.

 

REPARO

Imagine uma chapa de fibra de carbono, sem pintura superior, que apresente um dano. Surge então a dúvida se é possível ou não reparar a área afetada.

Muitos dizem que, uma vez que a peça é afetada, é preciso fazer a substituição. Porém, temos milhares de exemplos de reparo na fibra de carbono de aeronaves.

Cabe então uma análise muito semelhante à que é feita na reparação em aço ou alumínio: compensa? Qual a relação entre o tempo necessário para o reparo e o preço da peça substituta?

Nessa análise, primeiro é preciso avaliar a função da peça, que pode pertencer a uma área estrutural ou ser apenas uma peça de fechamento ou estética.

Para peças estruturais, será necessário que o profissional tenha conhecimento dos processos de reparo identificando o tipo de manta, o número de camadas, a orientação das fibras em cada camada e as técnicas de cura da região a ser reparada.

Nesses casos, existem métodos avançados para identificar a extensão dos danos entre as camadas de fibra de carbono sem necessidade de destruir a área, usando equipamentos específicos de ultrassom ou de termográfica.

É importante verificar vários detalhes, como requisitos de segurança e saúde, e o uso de EPIs apropriados: luvas, óculos de proteção e máscara.

Outros pontos importantes são a escolha exata de resinas e manta de reparo, proporções de mistura das resinas, tempo de cura após a aplicação e ciclos de temperatura de cura.

A própria fibra de carbono, por si só, não apresenta resistência estrutural, sendo necessária a união de cada manta com resina. Com o processo de vacuum forming, expulsa-se o ar existente entre as camadas e é possível unir de forma compacta as mantas e a resina durante a cura.

Em peças estruturais, como colunas, o trabalho pode exigir a restauração completa de suas características originais de absorção de energia em um acidente, bem como seu formato, para que a área se comporte exatamente como era antes do dano acontecer.

Diferenças nessas regiões comprometem a segurança dos ocupantes por diversos motivos. Por exemplo, as dimensões ficam incompatíveis com os parâmetros de disparo das bolsas de airbag.

 

TROCA OU REPARA?

Para peças de segurança no veículo, o ideal é fazer a substituição completa do item. Um tirante de suspensão deve ser trocado para que as características de rigidez e resistência da peça não sofram qualquer alteração por conta de um reparo inadequado.

Já se a peça não tiver responsabilidade estrutural ou de segurança, será importante levar em consideração as questões de aparência e acabamento da peça. Se o acabamento receber camadas de pintura sobre a fibra, o reparo será mais fácil.

Caso a peça apresente como área aparente a malha da fibra de carbono juntamente com a resina transparente, o reparo na região ficará mais complexo, pois o tipo de manta e o sentido das fibras, mesmo com todo o cuidado no reparo, apresentarão emendas facilmente visíveis – dependendo da região e área afetada.

Imagine um capô que tenha como característica as fibras aparentes, e que necessite de um reparo sobre a superfície externa. Para essa situação, será fácil ver que ali houve um reparo, não sendo indicado nem o reparo localizado em função da dificuldade de orientação das fibras sobrepostas.

Peças com áreas menores sem responsabilidade estrutural poderão ser reparadas sem grandes problemas. Tanto um retrovisor quanto um spoiler podem ser reparados desde que o técnico tenha conhecimento dos processos de aplicação da fibra de carbono e sua cura.

TEXTO: Gerson Burin

A versão original desta matéria está na edição 107 da Revista CESVI, que você pode ler aqui.

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