A fibra de carbono representa uma evolução para a construção de material compostos assim como o desenvolvimento da fibra de vidro pela Owens Corning representou uma revolução para o início da fabricação das primeiras fibras de vidro. Isso porque ele é mais leve, mais forte e mais durável que qualquer outro material disponível no mercado atualmente.
A fibra de carbono foi desenvolvida no início da década de 60 por um consórcio de cientistas americanos, ingleses e japoneses. No entanto, foi patenteada no formato atual somente por volta de 1970, quando foi utilizada para fabricação de foguetes na indústria aeroespacial pela sua grande resistência e por suportar as altas temperaturas de reentrada na atmosfera terrestre. Sua primeira aparição na indústria náutica foi em 1979, para a fabricação de barcos a vela de regata e seu preço era superior a 200 dólares o quilo na época. Nas décadas seguintes começou a ser utilizada na fabricação de aviões comerciais como o Boeing 757, 767 e o Boeing 777, década de 90. Hoje, o Boeing 787 e os Airbus 350 e 380 são fabricados utilizando toneladas de fibras de carbono e seu preço está na faixa de 20 dólares por quilo.
As fibras de carbono são produzidas e comercializadas com diversos tipos de resistência, com espessura 10 vezes mais fina que um fio de cabelo e agrupadas em conjuntos de 3 mil a 50 mil filamentos. O preço de cada configuração, é claro, difere bastante das formas mais acessíveis encontradas na internet.
Em uma visão simplificada, as fibras de carbono são produzidas a partir de uma série de cristais alinhados e utilizada na fabricação de tecidos para a construção de carros elétricos, geradores eólicos, aeronaves, barcos e bens de consumo em geral. Estas características permitem que se fabrique um laminado com a metade do peso e cinco vezes mais resistente que um outro construído em alumínio ou fibra de vidro.
Devido a própria evolução dos materiais e métodos de construção, as fibras de carbono são a evolução natural para a substituição das fibras de vidro nas próximas décadas. Hoje muitos equipamentos são produzidos a partir deste produto, que cada vez ganha mais adeptos. Mesmo com um custo inicial maior, as características das fibras de carbono têm cada vez mais espaço em produtos presentes no cotidiano.
Apesar de muita gente já ter visto e escutado sobre fibras de carbono, poucos sabem como elas são fabricadas. Embora as fibras de carbono tenham a cor preta, existem vários tipos similares, mas não idênticos. A qualidade das fibras de carbono depende da quantidade e alinhamento dos cristais de carbono, podendo ser incrivelmente mais forte que o aço com apenas uma pequena fração do peso e apresentar preços que diferem em até 500%.
A fibra de carbono para aplicação em materiais compostos de alta performance é produzida a partir da transformação de uma molécula de acrílico, pela ação de calor em uma atmosfera sem oxigênio, em um composto de cristais de carbono. O processo começa combinando um monômero de acrilonitrila (PAN) com alguns ácidos para criar um sub polímero da família das fibras de Rayon. Esta mistura inicialmente em forma sólida é dissolvida em agentes orgânicos para formar uma pasta viscosa da cor branca (ao contrário da cor final preta das fibras). Esta gelatina então é então imersa em um liquido coagulante e centrifugada para promover a secagem e o estiramento das fibras e em seguida enroladas em bobinas.
Em seguida, estas fibras esbranquiçadas passam por vários fornos com temperatura acima de 300°C, para serem oxidadas, e depois novamente por outros fornos para serem carbonizadas a uma temperatura superior a 900°C. Neste estágio as fibras já possuem mais de 90% de cristais de carbono e dependendo do tipo de cozimento elas podem chegar a ter 99% de carbono em sua molécula. As fibras então sofrem um banho para remover a contaminação da carbonização e são tratadas com uma cobertura superficial para que elas possam aderir na matriz de resina durante o processo de laminação.
Carlos Barcellos disse:
Preciso fazer um reparo no casco do meu veleiro, é uma embarcação de 32 pés toda fabricada em composites. Minha pergunta é, recomendariam utilizar qual tecido de carbono? unidirecional ou bidirecional?
Barracuda Composites disse:
Bom dia Carlos,
Imagino que seu veleiro seja de regata e já fabricado em fibra de carbono.
O ideal é você sempre tentar manter o padrão original do laminado da embarcação. Por exemplo, se seu casco for laminado com tecidos biaxiais em “X” (45°/-45°), a melhor opção de tecido para reparo é esse mesmo tipo de tecido. É importante também manter a espessura final do reparo perto da espessura original de projeto, para não enrijecer muito a área do reparo e sobrecarregar as áreas ao entorno do reparo.
Francisco Bittar disse:
já ouvi falar que o cânhamo é muito resistente e era usado em velas de barcos antigos, mas queria saber se hoje existe algum estudo ou teste relacionado a eficiência da fibra de cânhamo, e comparando-o com outros materiais mais populares hoje em dia ( fibra de vidro, carbono, kevlar)? O cânhamo poderia ser usado na construção naval?
Jorge Nasseh disse:
Fibras naturais sao otimas para varias aplicacoes como a de canhamo-sisal-juta-algodao mas infelizmente elas nao sao muito economicas porque nas quantidades que sao produzidas (baixa) elas ainda nao sao competitivas economicamente e normalmente nao tem compatibilidade com as resinas de mercado!
Renata Lemos disse:
Qual é a vantagem de utilizar fibras de carbono para construção de flybridges de lanchas?
Barracuda Composites disse:
O flybridge é uma estrutura que sofre grandes solicitações estruturais, então é necessário que seja bem reforçado. Ao mesmo tempo, ele está bastante acima do convés principal e, se tiver um peso muito elevado, pode aumentar o centro vertical de gravidade (VCG) da embarcação e prejudicar sua estabilidade transversal. As fibras de carbono são capazes de entregar a resistência necessária para a estrutura com uma massa muito menor do que as fibras de vidro, por exemplo, e assim não causar grandes alterações do VCG.
Gustavo Maranhão Sabino disse:
Bom dia a todos,
Um casco tipo ” Multichine ” construído em compensado naval poderia ser laminado com resina epóxi + fibra de carbono?
Caso seja possível , quais as principais vantagens e desvantagens de usar esses materiais segundo a experiência de vcs?
Muito obrigado!
Gustavo
Barracuda Composites disse:
Olá, Gustavo
Isso é possível, mas não é recomendado. A resina epoxy é a mais indicada para aproveitar as propriedades mecânicas da fibra de carbono ao mesmo tempo que vai proteger o compensado naval do fenômeno de hidrólise.
Dito isso, é importante observar a lógica por trás do método de plyglass, onde o compensado naval tem sua superfície externa laminada em fibra de vidro. A laminação de fibra de vidro em resina epoxy nesse caso não tem função estrutural, ela está ali apenas para proteger o compensado do contato direto com o ambiente marinho em uma tentativa de aumentar a durabilidade da embarcação. O compensado é responsável pela resistência e rigidez estrutural da embarcação.
Então, ao trocar a fibra de vidro pela fibra de carbono, o custo da sua construção vai aumentar significativamente e as propriedades mecânicas superiores da fibra de carbono não vão ser aproveitadas. Além disso, não haverá uma economia de peso na embarcação, porque a madeira ainda continua tendo alta densidade e absorvendo uma grande quantidade de resina.
O uso da fibra de carbono se justifica em projetos de alto desempenho, onde o material de núcleo é de uma qualidade melhor, seja de espuma PVC ou honeycomb.
Alexandre De Lázaro disse:
Olá preciso cobrir o bordo de ataque de uma aeronave com uma lâmina de material (fibra) que seja o mais fina e leve possível, não há efeito estrutural, é somente um acabamento. Nesse caso a fibra de carbono pode ser mais leve que a fibra de vidro?
Barracuda Composites disse:
Olá,
Como não possui função estrutural, você pode utilizar um tecido de vidro de baixa gramatura, como o RE83P. Ele será mais leve e terá um custo menor do que um tecido de carbono como o RC200P que também cumprirá bem essa função de acabamento.
Estruturalmente, a fibra de carbono será muito mais eficiente, mas como não é isso que você busca, o RE83P pode ser uma boa opção, a não ser que você esteja procurando trabalhar com a fibra de carbono aparente.
JOSÉ ROBERTO DE FREITAS DIAS disse:
Olá, construí um pequeno casco de aerobarco com madeira e fiberglass (2.20 x 1.40 x .40m), como ficou relativamente pesado (+65kg), quero utilizá-lo como plug para laminar outro casco, mas agora somente com fiberglass, fibra de carbono e material de núcleo. Qual disposição de camadas e qual tipo de fibras vocês me aconselham?
Barracuda Composites disse:
Olá, José
A determinação de um plano de laminação é um processo complexo que depende muito da maneira de como o arranjo estrutural da embarcação está organizada, em quais regiões a embarcação navegará, processo de fabricação e até mesmo a possibilidade de realizar pós-cura.
Mas no casco você pode utilizar uma combinação de tecidos de vidro com orientação [0/90] e de carbono [+45/-45] laminados com resina epoxy. Se você quiser diminuir o custo e ainda assim diminuir o peso, você pode utilizar tecidos de vidro combinados com manta de orientação [0/90] laminados com resina poliéster e núcleos de espuma PVC.
adriano gasda disse:
ola!
falaram num grupo de náutica sobre problemas com eletrolise na fibra de carbono em ambientes marinhos. isto é problema, no caso é real ?
Barracuda Composites disse:
Oi Adriano,
Sim. Existe um problema de eletrósile da fibra de carobono com metais, portanto, se os dois materiais estiverem próximos, deve existir um isolante. Acontece com frequência em mastros de carbono com fixações em metal
Jose disse:
1 camada de fibra carbono vale por quantas de fibra de vidro ??
Barracuda Composites disse:
Oi Jose,
São materiais diferentes, dependendo do tipo de aplicação é recomendado vidro, ou carbono ou mesmo o uso de ambos! VocÊ está pensando em aplicar os tecidos aonde?
Jorge Pereira dos Santos disse:
Bom dia. Vcs podem indicar algum projetista que faça o cálculo da quantidade destes materiais gastos em uma embarcação?
Barracuda Composites disse:
Oi Jorge,
Encaminhe um email para [email protected] que podemos estimar algumas quantidades para você.
PAULO disse:
Olá
Trabalho com revestimentos de fibra de vidro sobre superficies de aço e concreto tais como pisos, canaletas diques de conteção etc.
Em alguns casos temos a presença de acido fluoridrico e não posso usar nada que tenha silica ou vidro, sendo assim gostaria de daber se esse su material é isento desses materiais e se posso utiliza-lo juntamente com resina estervinilica ou epoxi para executar esse tipo de revestimento.
Barracuda Composites disse:
Oi Paulo,
Você terá de tentar para ver se funciona. Recentemente nossos engenheiros desenvoleram uma resina epoxy para revestimento de tanques de espuma de combate a incendio em plataformas, e talvez você possa usar uma das resinas desta familia: HEX135 que está disponível na e-composites.
Marcos Cabral de V. Barretto disse:
Olá.
Para barcos a remo seria possível a construção de um canoe em carbono? Isso visando obter um barco leve – fácil de ser colocado e retirado da água por uma pessoa madura.
Barracuda Composites disse:
Claro que sim. O processo é o mesmo que fibra de vidro.
Qual o comprimento do barco? e quanto ele pesa normalmente em fibra de vidro?
Marcos Cabral de V. Barretto disse:
Seria um canoe como esses fabricados pela Barracuda. Grato.
Barracuda Composites disse:
A Barracuda só vende matéria prima e não fabrica barcos.
Achei este no Google. Seria isto?
https://barracudakayaks.com/
Marcos Cabral de V. Barretto disse:
Verdade! Confundi com a Holos.
O canoe ao qual me refiro está no link abaixo.
Grato.
https://holosbrasil.com/canoe/
Barracuda Composites disse:
Agora sim!!!
Marcos Cabral de V. Barretto disse:
Obrigado!
Entendi o “Agora sim!” como: é possível fazer o Canoe em carbono, é isso?
Pesando, em fibra de vidro, 32 kg, posso ter uma estimativa do peso com material mais leve? E, se possível, custo: quantas vezes mais?
Grande abraço.
Barracuda Composites disse:
Um canoe deste tipo em fibra de carbono pode pesar menos da metade disto mas voce teria que fazer em sandwich usando vacuo e resina epoxy. A vantagem do barco em fibra de vidro e resina poliester (tem o problema do peso) é que é bem mais caro e provavelmente nao teriam publico comprador.
Marcos Cabral de V. Barretto disse:
Obrigado! Seria para eu aprender e fazer para mim. Muito complexo. Fico grato por me colocar em contato com a realidade. Um abraço.
Barracuda Composites disse:
Okay!!! Se precisar de mais alguma informação pode usar este canal.
Newton Saute disse:
Bom dia
É possível usar a fibra de carbono em revestimento de pilares de uma plataforma marítima que está com a armadura comprometida? Exemplo: em toda a superfície e depois aplicando algum tipo de proteção?
Barracuda Composites disse:
Sim. Existem varias tecnicas de reparos de tubulacao metalica em plataformas com fibra de carbono e resina epoxy.
A Barracuda aprovou um procedimento junto a Petrobras e o DNV utilizando uma resina epoxy com Tg de 130 graus C
O reparo dos tubos sao feitos utilizando compactacao a vacuo.
Searle Lima Botelho disse:
Olá amigo, comprei um barco de alumínio no estilo semi-chata e queria revestí-lo com fibra de carbono. seria possível e qual a sua sugestão ?
Barracuda Composites disse:
Acho que nao eh boa ideia!! Aluminio nao combina com fibra de carbono.
Carlos disse:
Quando seria o custo de uma lancha para passageiro de 30 metros por 7 mts, altura do porão de 1.30m, de fibra de carbono
Barracuda Composites disse:
Nao conheco nenhum barco com este comprimento fabricado somente em fibra de carbono.
Provavelmente porque nao seria viavel financeiramente.
Voce conhece algum?