Fibra de Carbono // 10 curiosidades que talvez você não saiba

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1 // Nem todos os quadro em fibra de carbono são feitos na Ásia

É este o mais mimimi que ouvimos no meio ciclístico: “ahhh… vem tudo do mesmo lugar.. blá, blá, blá..”
A grande maioria sim, vem da Ásia, mais precisamente Taiwan, e alguns poucos da China.

Mas também há quadros e componentes em fibra de carbono que são feitos nos Estados Unidos, como Trek e Zipp, e na França, como Look e Time.

Como a fibra de carbono é um material de fácil manuseio, pequenos contrutores podem adquirir tubos pré-fabricados com as especificações desejadas, e trabalhar outras peças de fabricação própria e chegar a um quadro finalizado de sua própria marca.

quadro fibra de carbon china

…Mas, a maior parte da matéria prima da fibra de carbono vem da Ásia.

A conhecemos como fibra de carbono, mas seu material na verdade se chama Polyacrylanitrile, ou simplesmente (PAN). A fibra PAN é cozida a temperaturas extremamente altas, que acaba por queimar todo o material que não seja carbono, e resulta em fibras muito finas. Quando mais processada, mais resistente se torna.

É um processo industrial sofisticado, e poucas empresas no mundo têm a capacidade de processar a fibra de carbono. Para se ter uma idéia, mais de 90% de toda a fibra de carbono produzida no mundo vem de apenas seis empresas: Toray, Toho Tenax, Mitsubishi Rayon, Zoltek, HEXCEL e Cytec.

Só as empresas Toray, Toho Tenax e Mitsubishi produzem quase dois terços de toda a fibra de carbono mundial.

2 // Há mais de um tipo de fibra de carbono

A fibra de carbono é disponibilizada em várias formas: fio cru ou folha (mas ambas são fibras contínuas), ou como fibra curta. Podem vir também trançadas ou aglomeradas. Depende da aplicação.

fibra-de-carbono-curtaPara quadros de bicicletas, as fibras de carbono são apresentadas aglomeradas e contínuas, normalmente chegam aos fabricantes em formato de carretéis gigantes.

Já trabalhar com o fio cru, apenas a Giant e Look possuem capacidade técnica para manusear o material.

3 // A fibra de carbono é apenas uma parte da história

Dizemos “fibra de carbono”, mas o correto seria “composto de fibra de carbono”. A fibra de carbono não é o único material no quadro da sua bicicleta. A incrível rigidez da fibra de carbono tem seu preço: sozinha, é frágil e propensa a rachar.

Para garantir as habilidades do material, é aplicado um material chamado resina epóxi, e então é moldado formando então um material composto. A maior parte da fibra de carbono utilizada na indústria ciclística vem desta forma e é conhecida como “pré-peg”. Simplificando, é como se fosse um adesivo de fibra de carbono.

fiberglass-prepregA resina tem duas finalidades: a primeira é manter todas as fibras organizadas e em conjunto, cada uma no seu devido lugar. A segunda, adiciona tenacidade e durabilidade. É deformável sob impacto, necessário assim para absorver impactos sem deixar que as fibras quebrem.

4 // Fabricantes de quadros não definem a qualidade do material

Chavões como “ultra high-module” são apenas palavras bonitas para vender mais. Não querem dizer nada. A fibra de carbono é classificada pela sua rigidez, avaliadas em forma de tensão, ou quanto um material se defroma sob carga. Quem classifica as fibras de carbono é a JCMA – Japan Carbon Fiber Manufacturers Association, ou Associação Japonesa de Fabricantes de Fibra de Carbono.

A fibra de carbono usado na construção de quadros de bicicletas é categorizada como módulo padrão ou modulo intermediário. E quanto mais caro for o quadro, é possível que melhor seja a fibra de carbono utilizada. Mas, lembre-se: chavões são criados para vender.

5 // O carbono em si, é na verdade uma mistura

Uma boa estrutura em fibra de carbono tem uma mistura de diferentes tipos de fibras, e cada tipo é utilizado em locais específicos para fins específicos. Fibras de carbono de módulo superior é utilizado nos downtubes, por exemplo. Outro ponto chave seria em junções de tubos ou cachimbos, dependendo da cosntrução do quadro, para que o quadro se torne mais rígido. Mas os diferentes tipos de fibras serão colados entre si quando instalados no molde, a resina é injetada e depois inserido no auto-clave.

 

6 // A mágica da fibra de carbono – e o seu custo

A fibra de carbono é um ótimo material para ser utilizado em bicicletas, por duas razões: Primeira, é mais rígida e com peso menor se comparado aos outros materiais que conhecemos. Em segundo lugar, mesmo sendo mais rígida que metais a fibra de carbono é pode ser facilmente manipulada e moldada.
A característca de rigidez da fibra de carbono se dá apenas ao modo unidirecional, e ao longo do eixo das fibras, de modo que essa rigidez pode ser “regulada” ou “calibrada” de acordo com a orientação das camadas, cada uma com as fibras apontando para uma direção. Isso é chamado de anisotropia.
Os metais, neste caso, são isotrópicos, pois entregam a mesma rigidez e resistência em qualquer direção do material.

Engenheiros utilizam poderosos softwares para calcular e definir a melhor configuração quando projetam uma peça em fibra de carbono, pois precisam encontrar o balanço perfeito entre número de camadas, orientação das fibras, tamanho das fibras, entre outras características técnicas.

7 // O visual trançado é normalmente apenas “cosmético”

Você já deve ter visto que existem carbono 3K, 12K e outros “kás”, e são diferentes entre si pela largura e formato de seus trançados. Mas isto não influencia em quase nada no desempenho.

carbono3k12kmattA maioria das propriedades estruturais estão baseadas a orientação das fibras. Trabalhar com fibra de carbono trançada também facilida nos cortes e nas boras do material.

8 // Todos os quadros em fibra de carbono são feitos à mão

Não importa se o quadro é fabricado por um artesão britânico ou nas enormes instalações da Giant. Os quadros, aros ou outro componente feito com fibra de carbono é obrigatoriamente feito à mão.

molde-fibra-de-carbonoAs camadas de cada parte de um quadro ou componente são cortados com extrema precisão por máquinas controladas por computador. Porém, a montagem nas formas, a colocação correta de cada camada e preparação do próprio molde para a injeção da resina e posterior cura, são feitos manualmente.

Mesmo depois de remover o quadro pronto do molde, a etapa de inspeção busca por falhas no processo. Lixamento e outros processos posteriores são feitos manualmente por pessoas qualificadas.

9 // A fibra de carbono pode ser reparada

Sim, a fibra de carbono pode ser reparada. MAS, não sempre.
O processo é relativamente simples, mas não deve ser feito em casa ou por pessoas treinadas e capacitadas. A parte danificada é removida e um novo pedaço de material é colocado no lugar. Só isso? Parece fácil e simples, mas deve ser feito apenas por especialistas.

reparar-fibra-de-carbonoExistem kits de reparação em fibra de carbono, mas são destinadas a objetos simples, como remo de caiaques. Quadros de bicicletas são estruturas complexas. Lida-se com pontos de stress de carga, entre mil outras variáveis físicas e de engenharia.

Cada fabricante possui um protocolo de verificação e analise para quadros danificados. Se for o caso, são reparados e devolvidos. Em outros momentos, é melhor descartar o quadro e se caber garantia, entregar um novo quadro ao cliente.

10 // É fácil falsificar produtos com a fibra de carbono

Este é um assunto que gera muito “mimimi” no meio ciclístico. É fácil fazer cópias de quadros de grandes marcas como Specialized ou Pinarello. Basta criar um modelo pela técnica da engenharia reversa, ou então redesenhar o modelo a partir de simples fotos.

 

quadro-specialized-falsoMatéria interessante: Quadro original X falsificado: mais uma vez confirmaram que são uma bomba-relógio

Mas, a qualidade da fibra, da resina, das colas, as camadas e orientações das fibras e outros detalhes técnicos e de construção, não estão aos nossos olhos. Estes detalhes estão escondidos abaixo da pintura.

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