O que é fibra de carbono forjada? O guia definitivo para compósitos forjados

1. A fibra de carbono que você já conhece

A fibra de carbono que a maioria de nós está acostumada a ver no padrão que amamos começa com um tecido seco chamado sarja 2x2 ou trama diagonal. A partir daí, ele é colocado em um molde, infundido com resina e curado para se tornar uma peça rígida de fibra de carbono. Tudo dito e feito; Uma parte sai mais ou menos assim:Na foto: Relógio de fibra de carbono feito com bits de um carro de Fórmula 1 real. Tecido de fibra de carbono de sarja.
Outra fibra de carbono tecida comum é a 1x1, também conhecida como trama lisa.
  Na foto: Caneta Carbon Fiber Gear Stealth 2.0 com fibra de carbono de trama simples.
Estas são algumas das formas mais comuns de tecido de fibra de carbono e vistas em suas partes finais. Provavelmente é o que você já viu em coisas, desde quadros de bicicletas até painéis de painel OEM de um Tesla.
 

2. O que é carbono forjado, também conhecido como compósito forjado?

A principal diferença entre as fibras de carbono tecidas regulares e a fibra de carbono forjada (também conhecida como Forged Composite) é que ela é feita de uma pasta ou de pequenas fibras de carbono picadas. Não há um padrão distinto, pois as fibras são orientadas de forma totalmente aleatória, portanto, cada produto de carbono forjado acabado será exclusivo para si mesmo.
O produto acabado tem uma estética totalmente diferente de sua contraparte tecida, que se parece mais com uma fibra de carbono marmorizada do que com um tecido:  

3. Como é feita a fibra de carbono forjada?

Então, como chegamos a um produto final tão drasticamente diferente? Com o Forged Carbon/Forged Composite, as fibras de carbono picadas são normalmente colocadas em um molde de compressão. A resina é infundida no interior e tudo é então comprimido no molde usando muita pressão (entenda, molde de compressão):
Na foto: prensas hidráulicas Langzauner, produzindo peças SMC de fibra de carbono.
Este processo é semelhante ao forjamento de metais, daí o nome Carbono Forjado. Tecnicamente, o método de moldagem por compressão é a única maneira autêntica de chamar algo de forjado. Existem algumas outras maneiras de obter a aparência de carbono forjado sem a necessidade de um molde de compressão que vale a pena discutir.
 

PRÉ-IMPREGNADO DE FIBRA DE CARBONO FORJADA

Se você não está familiarizado com o pré-impregnado, é um conceito bem simples. Normalmente, ao fazer uma peça de fibra de carbono, você pega um tecido seco, coloca-o em um molde e, em seguida, infunde (também conhecido como impregna) o material com uma resina epóxi. Há todo um processo para garantir que você esteja usando a melhor proporção de resina para tecido (talvez um tópico para um post diferente?). Por outro lado, o pré-impregnado é "pré-impregnado" com a resina epóxi (em uma proporção perfeita) quando você obtém o material. O pré-impregnado é excelente, mas é caro, requer armazenamento refrigerado e, eventualmente, expira se não for usado.
De volta ao pré-impregnado de fibra picada, isso basicamente chegaria a você em uma folha que você poderia sobrepor sobre um produto existente ou usar na camada externa do molde para obter a aparência de carbono forjado sem usar um molde de compressão.
 

TECIDO SECO DE CARBONO FORJADO

Um material único que encontramos foi um tecido de carbono forjado seco em particular. Este material funde uma camada de fibras picadas com um suporte fino de fibra de carbono não tecido.Isso mantém todas as fibras picadas juntas delicadamente, que podem ter resina epóxi aplicada para concluir seu projeto. Esta é uma excelente alternativa ao pré-impregnado, pois não há resina e, portanto, não requer armazenamento refrigerado ou data de validade. Ainda é um material caro e você precisará aplicar sua resina ao material para criar sua peça acabada.
Aqui está um exemplo de como uma peça foi feita usando este material:
 

COLOCAÇÃO MANUAL DE FIBRAS PICADAS

A alternativa mais barata é comprar fibras picadas, normalmente vendidas por quilo e em comprimentos diferentes. Você pode então colocar essas fibras em um molde à mão ou sobrepor em um produto existente quando estiver procurando apenas para obter a estética.

Você pode até pegar um tecido e cortá-lo você mesmo, como fizeram neste vídeo:


 

4. Quando faz sentido usar carbono forjado?

Além de tentar obter a aparência de Forged Carbon, por que você o usaria sobre um tecido?
Ótima pergunta. Fico feliz que você tenha perguntado! Existem 2 razões principais pelas quais você escolheria um Forged Carbon: forma e velocidade.
Com um tecido, existem algumas limitações para as formas que você pode fazer. Coisas como um canto de 90 graus são impossíveis de fazer com um tecido porque você simplesmente não pode amassar o material no canto perfeitamente.
Pode ser muito demorado colocar um tecido, com muito espaço para erros. O carbono forjado pode ser feito em qualquer formato (o molde é o seu limite) e você pode bombear peças super rapidamente. Além disso, você pode fazer uma peça tridimensional sólida que pode ser usinada ainda mais.
 

5. A fibra de carbono forjada é cara?

Quando você está falando sobre o uso de carbono forjado em um ambiente de produção para fazer um alto volume de peças, você precisa seguir a rota de moldagem por compressão mencionada acima.
Uma das desvantagens é que o custo inicial de fazer um molde de compressão (sem falar na capacidade de fazer moldagem por compressão em primeiro lugar) é muitas vezes mais caro do que seus moldes padrão, que já não são baratos. Esta é uma das razões pelas quais só faz sentido considerar o Forged Carbon quando você está bombeando toneladas e toneladas de peças, para que você possa ajudar a distribuir os custos iniciais por cada peça.
Vamos colocar alguns números por trás disso para que você possa ter uma compreensão precisa do que pensar. Digamos que custe US $ 25.000 para fazer seu molde de compressão inicial. Então, custa US $ 100 para fazer cada peça. Se você construir apenas uma peça a partir desse molde, essa peça custará um total de $ 25,100. Se você puder fazer 10.000 peças com ele, seu custo por peça se tornará $ 102.50. O custo inicial do molde adicionou apenas US$ 2,50 (2,5%) por peça nesse volume.  

6. A fibra de carbono forjada é melhor?

Vale a pena notar que os aficionados por fibra de carbono apontariam que você pode fazer uma peça mais forte com tecido padrão. O tecido pode ser mais forte e durável devido ao controle em sua resistência à tração, na(s) direção(ões) em que o tecido está alinhado. Você tem controle total sobre a força, enquanto as fibras picadas são curtas e não estão alinhadas em uma direção específica.
Cada método tem seus prós e contras, e realmente depende da aplicação e do produto final qual método faz mais sentido. Os principais fatores e requisitos a serem considerados são (sem ordem específica):

• Estética
• Força
• Volume da peça
• Forma
• Custar
• Hora

 
 

7. Como começaram os compósitos forjados

Durante um projeto para a Boeing, o Dr. Paolo Feraboli inventou a tecnologia para o que seria cunhado como Forged Composites pela Lamborghini. Em 2008, o Dr. Feraboli o desenvolveu ainda mais com Callaway e Lamborghini ao mesmo tempo.
Esse desenvolvimento inicial leva a dois grandes lançamentos de produtos. De Callaway veio o motorista da Diablo Octane:
Ao mesmo tempo, a Lamborghini desenvolveu um carro-conceito que você deve se lembrar, chamado Sesto Elemento:
Esta foi a oportunidade da Lamborghini de mostrar como os Compósitos Forjados podem ser usados em um veículo, e o Sesto Elemento foi uma homenagem a isso. Todo o chassi monocoque, braços de suspensão e toneladas de outras peças foram todos feitos de Forged Composites.
Desde o lançamento do conceito, a Lamborghini tem usado o material em cada vez mais de seus veículos convencionais, como no Huracán Performante:

8. Demanda por carbono forjado

O lançamento altamente divulgado do material pela Lamborghini realmente ajudou a empurrá-lo para o mainstream e popularizou o Forged Carbon como uma alternativa aos tecidos tradicionais. Mesmo em nossa própria base de clientes com produtos de estilo de vida, temos visto cada vez mais demanda por produtos.