O que é fibra de carbono?
Quando falamos de fibra de carbono na fabricação de automóveis, é principalmente o polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) que está sendo referido. Este é um exemplo de um material compósito projetado para combinar as propriedades positivas dos componentes individuais que o compõem. No restante do artigo, usaremos o termo fibra de carbono para simplificar.
COMO E ONDE A FIBRA DE CARBONO É USADA NA FABRICAÇÃO DE CARROS?
A fibra de carbono é altamente desejável para componentes que precisam ser estáveis E leves, como para uso em engenharia automotiva. É por isso que a fibra de carbono é usada na engenharia aeroespacial (➜ Leia mais: O Vantablack BMW), bem como na construção de aeronaves, barcos e bicicletas. Na fabricação de automóveis, a fibra de carbono, como muitos materiais anteriores, encontrou seu caminho das corridas para a produção em massa. Como cada grama de peso economizada conta no automobilismo, a construção leve é uma das premissas básicas do desenvolvimento de um carro de corrida.
Na BMW, por exemplo, o material é usado em tetos para modelos BMW M (➜ Leia mais: A história do logotipo BMW M e suas cores) e em estruturas de fibra de carbono visíveis para BMW M Performance Parts. Este artigo se concentrará principalmente nas peças em fibra de carbono visível. O material também é usado em componentes da carroceria do BMW Série 7 e estava anteriormente no BMW i8 (➜ Leia mais: Um futuro clássico) e principalmente no BMW i3. Neste veículo elétrico, toda a carroceria do carro (➜ Leia mais: E-mobilidade ao redor do mundo) – a célula de passageiros – é feita de fibra de carbono.
O BMW iX também se beneficiará da experiência que a BMW tem em fibra de carbono. O polímero reforçado com fibra de carbono é produzido na Alemanha nas instalações de produção da BMW em Leipzig e Landshut. As próprias fibras são fabricadas pela primeira vez em Moses Lake, nos EUA, enquanto a estrutura de base, também conhecida como produto de fibra semi-acabado ou pilhas, é produzida em Wackersdorf, Alemanha.
Componentes feitos de carbono visível, com a estrutura de tecido tão característica deste material, são visualmente fascinantes. Os fãs do material de alta tecnologia fazem valer o seu dinheiro com as peças BMW M Performance. A gama de opções de personalização com fibra de carbono visível é enorme – desde o capô, passando por elementos de design no interior e exterior, até ao difusor – a BMW oferece uma ampla variedade de utilizações de carbono para satisfazer o desejo do cliente.
COMO É FEITA A FIBRA DE CARBONO?
A fibra de carbono é um material composto de carbono usado na fabricação de automóveis - em peças adicionais, como peças BMW M Performance ou elementos de chassi de fibra de carbono inteiros. Os ingredientes para a fabricação são fibras de carbono e uma estrutura de suporte feita de plásticos termofixos conhecida como matriz. Isso pode ser feito de vários materiais, como resinas sintéticas. A matriz serve para conectar as fibras e preencher os espaços entre elas. Como a resina sintética começaria a reticular após um período prolongado à temperatura ambiente, ela é armazenada enrolada em bobinas a -0,4 ° F (-18 ° C). É aquecido à temperatura ambiente cerca de um dia antes da próxima etapa do processamento.
As próprias fibras de carbono são extremamente finas - muitas vezes medem apenas um décimo da largura de um fio de cabelo humano. A direção em que as fibras são colocadas é de importância crucial para a estabilidade: uma estrutura de carbono é extremamente rígida apenas na direção das fibras. Na próxima etapa para componentes estruturais, cerca de 50.000 desses filamentos individuais são combinados em feixes de fibras conhecidos como mechas e enrolados. Para elementos de carbono visíveis, existem cerca de 3.000 filamentos. As mechas são então usadas para criar tecidos planos com diferentes orientações de fibra, a fim de obter rigidez em todas as direções. Quando colocados um em cima do outro, eles formam pilhas.
Estes, por sua vez, são colocados em moldes e depois "assados". Nesta etapa do processo, conhecida como etapa de autoclave, a matriz termoendurecível é endurecida – a 248 °F (120 °C), alta pressão e duração de cerca de duas horas. A resina reticula, dando ao componente sua forma final. O resultado são peças de carro de fibra de carbono que podem ser unidas para formar elementos maiores (elementos da carroceria) conforme necessário. As partes visíveis são então revestidas com uma laca transparente – isso garante que a estrutura característica das formas de carbono permaneça visível e, ao mesmo tempo, que o material seja protegido.
As peças de carbono visível são fabricadas em grande parte à mão, um processo demorado. Pode levar um dia inteiro para produzir um único componente. Preparação, corte, cura em autoclave, desmoldagem, fresagem, lacagem – tudo isso leva tempo. No entanto, também garantem um nível extremamente elevado de qualidade e exclusividade.
QUAIS SÃO AS PROPRIEDADES DA FIBRA DE CARBONO?
A fibra de carbono é caracterizada por muitas propriedades positivas que a diferenciam de outros materiais. Uma de suas vantagens é a alta rigidez. A estrutura de um material de fibra de carbono é extremamente estável. As peças automotivas de fibra de carbono são capazes de absorver grandes quantidades de energia de impacto. Isso significa que, usada nos lugares certos, a fibra de carbono ajuda a aumentar a segurança do veículo.
Outra vantagem do carbono é seu baixo peso específico. Os componentes da carroceria feitos de alumínio, um dos metais leves mais importantes, podem pesar de 20 a 30% a mais do que um elemento correspondente feito de carbono, uma taxa que pode aumentar para 50% no caso do aço. Menos peso significa menos combustível ou eletricidade usada (➜ Leia mais: Veículos elétricos - os conceitos que você deve conhecer) e, portanto, uma melhor pegada de carbono. Alternativamente, as propriedades de desempenho dos veículos esportivos podem ser aumentadas ainda mais através do uso de fibra de carbono. A razão é simples: mais leve significa mais rápido.
1 / 5Como um tear gigantesco: produção de pilha pela BMW em Wackersdorf, Alemanha.
Outras vantagens da fibra de carbono incluem a capacidade de produzir peças em quase qualquer formato desejado, sua resistência à corrosão e, portanto, longevidade, sua baixa expansão térmica e sua resistência à temperatura e resistência à fadiga de longa duração. Essas propriedades superam a desvantagem de que a produção de carbono é trabalhosa - com o custo da fibra de carbono caindo com maiores quantidades e inovações avançadas.
Resumindo, não há outro material além da fibra de carbono que possa ser usado de maneira tão econômica e, ao mesmo tempo, oferecer essas propriedades mecânicas. E além disso – como mostrado, por exemplo, pelas BMW M Performance Parts em carbono visível – há o fato de que o carbono oferece uma aparência única.
COMO E ONDE A FIBRA DE CARBONO É USADA NA FABRICAÇÃO DE CARROS?
A fibra de carbono é altamente desejável para componentes que precisam ser estáveis E leves, como para uso em engenharia automotiva. É por isso que a fibra de carbono é usada na engenharia aeroespacial (➜ Leia mais: O Vantablack BMW), bem como na construção de aeronaves, barcos e bicicletas. Na fabricação de automóveis, a fibra de carbono, como muitos materiais anteriores, encontrou seu caminho das corridas para a produção em massa. Como cada grama de peso economizada conta no automobilismo, a construção leve é uma das premissas básicas do desenvolvimento de um carro de corrida.
Na BMW, por exemplo, o material é usado em tetos para modelos BMW M (➜ Leia mais: A história do logotipo BMW M e suas cores) e em estruturas de fibra de carbono visíveis para BMW M Performance Parts. Este artigo se concentrará principalmente nas peças em fibra de carbono visível. O material também é usado em componentes da carroceria do BMW Série 7 e estava anteriormente no BMW i8 (➜ Leia mais: Um futuro clássico) e principalmente no BMW i3. Neste veículo elétrico, toda a carroceria do carro (➜ Leia mais: E-mobilidade ao redor do mundo) – a célula de passageiros – é feita de fibra de carbono.
O BMW iX também se beneficiará da experiência que a BMW tem em fibra de carbono. O polímero reforçado com fibra de carbono é produzido na Alemanha nas instalações de produção da BMW em Leipzig e Landshut. As próprias fibras são fabricadas pela primeira vez em Moses Lake, nos EUA, enquanto a estrutura de base, também conhecida como produto de fibra semi-acabado ou pilhas, é produzida em Wackersdorf, Alemanha.
Componentes feitos de carbono visível, com a estrutura de tecido tão característica deste material, são visualmente fascinantes. Os fãs do material de alta tecnologia fazem valer o seu dinheiro com as peças BMW M Performance. A gama de opções de personalização com fibra de carbono visível é enorme – desde o capô, passando por elementos de design no interior e exterior, até ao difusor – a BMW oferece uma ampla variedade de utilizações de carbono para satisfazer o desejo do cliente.
COMO É FEITA A FIBRA DE CARBONO?
As próprias fibras de carbono são extremamente finas - muitas vezes medem apenas um décimo da largura de um fio de cabelo humano. A direção em que as fibras são colocadas é de importância crucial para a estabilidade: uma estrutura de carbono é extremamente rígida apenas na direção das fibras. Na próxima etapa para componentes estruturais, cerca de 50.000 desses filamentos individuais são combinados em feixes de fibras conhecidos como mechas e enrolados. Para elementos de carbono visíveis, existem cerca de 3.000 filamentos. As mechas são então usadas para criar tecidos planos com diferentes orientações de fibra, a fim de obter rigidez em todas as direções. Quando colocados um em cima do outro, eles formam pilhas.
Estes, por sua vez, são colocados em moldes e depois "assados". Nesta etapa do processo, conhecida como etapa de autoclave, a matriz termoendurecível é endurecida – a 248 °F (120 °C), alta pressão e duração de cerca de duas horas. A resina reticula, dando ao componente sua forma final. O resultado são peças de carro de fibra de carbono que podem ser unidas para formar elementos maiores (elementos da carroceria) conforme necessário. As partes visíveis são então revestidas com uma laca transparente – isso garante que a estrutura característica das formas de carbono permaneça visível e, ao mesmo tempo, que o material seja protegido.
As peças de carbono visível são fabricadas em grande parte à mão, um processo demorado. Pode levar um dia inteiro para produzir um único componente. Preparação, corte, cura em autoclave, desmoldagem, fresagem, lacagem – tudo isso leva tempo. No entanto, também garantem um nível extremamente elevado de qualidade e exclusividade.
QUAIS SÃO AS PROPRIEDADES DA FIBRA DE CARBONO?
A fibra de carbono é caracterizada por muitas propriedades positivas que a diferenciam de outros materiais. Uma de suas vantagens é a alta rigidez. A estrutura de um material de fibra de carbono é extremamente estável. As peças automotivas de fibra de carbono são capazes de absorver grandes quantidades de energia de impacto. Isso significa que, usada nos lugares certos, a fibra de carbono ajuda a aumentar a segurança do veículo.
Outra vantagem do carbono é seu baixo peso específico. Os componentes da carroceria feitos de alumínio, um dos metais leves mais importantes, podem pesar de 20 a 30% a mais do que um elemento correspondente feito de carbono, uma taxa que pode aumentar para 50% no caso do aço. Menos peso significa menos combustível ou eletricidade usada (➜ Leia mais: Veículos elétricos - os conceitos que você deve conhecer) e, portanto, uma melhor pegada de carbono. Alternativamente, as propriedades de desempenho dos veículos esportivos podem ser aumentadas ainda mais através do uso de fibra de carbono. A razão é simples: mais leve significa mais rápido.
1 / 5Como um tear gigantesco: produção de pilha pela BMW em Wackersdorf, Alemanha.
Outras vantagens da fibra de carbono incluem a capacidade de produzir peças em quase qualquer formato desejado, sua resistência à corrosão e, portanto, longevidade, sua baixa expansão térmica e sua resistência à temperatura e resistência à fadiga de longa duração. Essas propriedades superam a desvantagem de que a produção de carbono é trabalhosa - com o custo da fibra de carbono caindo com maiores quantidades e inovações avançadas.
Resumindo, não há outro material além da fibra de carbono que possa ser usado de maneira tão econômica e, ao mesmo tempo, oferecer essas propriedades mecânicas. E além disso – como mostrado, por exemplo, pelas BMW M Performance Parts em carbono visível – há o fato de que o carbono oferece uma aparência única.