Fibra de carbono 101: Compreendendo tramas e tecidos

Depois que a fibra de carbono é fabricada e moldada, ela geralmente é tecida em tecido. Para começar a fabricar tecidos, os fabricantes criam feixes de fibras de carbono chamados reboques. Os reboques são classificados com base no conteúdo de fibra ou filamento e são comumente chamados de 3k, 6k, 12k e 15k. O k significa "mil", indicando que um reboque de 3k é composto de 3,000 filamentos de carbono. Como um único fio de fibra de carbono tem apenas cerca de 5-10 mícrons de espessura, um reboque de 3k tem apenas cerca de 00,125 polegadas de espessura. Um reboque de 6k tem aproximadamente duas vezes mais espessura que um reboque de 3k, quatro vezes mais espessura que um reboque de 12k e assim por diante. A grande quantidade de fibra de carbono forte em um espaço tão compacto confere ao material uma resistência incrível.

trança de fibra de carbono
Carretéis de fibra de carbono são tecidos em um tear. As tramas mais comuns são trama simples, sarja e liça.

O tecido de fibra de carbono de trama simples ou 1x1 é simétrico e se assemelha a um tabuleiro de xadrez. Os cabos são tecidos em um padrão acima/abaixo, proporcionando fibras altamente estáveis ​​e firmemente entrelaçadas. A estabilidade do tecido refere-se à capacidade de um material manter a orientação da fibra e o ângulo de trama. Devido à sua alta estabilidade do tecido, o tecido liso de fibra de carbono é menos adequado para contornos complexos, pois não é particularmente flexível. Porém, é mais fácil de manusear e não causa deformação no tecido. Portanto, é ideal para chapas planas, tubos e curvas 2D.

A ondulação é a curvatura das fibras individuais na trama, e os tecidos lisos de fibra de carbono têm uma ondulação áspera devido ao entrelaçamento apertado dos fios do filamento. Com o tempo, essa ondulação severa cria pontos de tensão que levam a áreas fracas.

A sarja, que consiste em um padrão 2x2 ou 4x4, é o tipo mais comum de tecido de fibra de carbono. Em uma trança 2x2, cada fio é passado sobre dois fios e depois sob ambos os fios. É lógico, então, que uma trança 4x4 consiste em cada reboque passando por quatro reboques e depois por mais quatro reboques. Esta trama acima/abaixo cria um padrão diagonal distinto. A distância entre os fios entrelaçados em uma trama de sarja é maior do que em uma trama simples. Como resultado, ocorre menos ondulação, reduzindo a chance de desenvolver pontos de tensão.

O tecido de sarja é flexível e pode formar contornos complexos, mantendo uma boa estabilidade. Deve ser manuseado com mais cuidado do que o tecido simples para evitar maior deformação do tecido. A trama 4x4 é mais fácil de formar do que a trama 2x2, mas o tecido também é menos estável.

A trama de cetim tem sido usada há milhares de anos para dar aos tecidos de seda um belo caimento, ao mesmo tempo que torna o tecido macio e sem costuras. Quando usados ​​em compósitos de fibra de carbono, os tecidos de cetim podem facilmente formar contornos complexos. Obviamente, isso significa que a estabilidade do tecido de cetim também é menor do que outros tecidos.

Os tecidos de cetim mais comuns são o cetim de quatro pontas (4HS), o cetim de cinco pontas (5HS) e o cetim de oito pontas (8HS). Este número representa o número total de reboques passados ​​​​e depois passados. Por exemplo, o tecido 4HS tem três fios de filamento passando por ele e depois um fio de filamento passando por ele. Com o 5HS, quatro reboques são cruzados e depois um por baixo, enquanto com o 8HS são cruzados sete reboques e depois um por baixo. Quanto maior o número do tecido acetinado, melhor será a conformabilidade, mas pior será a estabilidade.

Existem muitos outros métodos de tecelagem usados ​​para criar tecidos de fibra de carbono. Isso inclui trança de peixe, propagação de reboque, trança, trança unidirecional e trança personalizada. Cada trama contém propriedades únicas que a tornam ideal para uso em alguns designs, mas não é uma boa escolha para outros. Há muitos fatores que devem ser considerados ao determinar qual trança de fibra de carbono deve ser usada para desempenhar uma função específica. Esses fatores incluem resistência, conformabilidade, estabilidade e ondulação. Os fabricantes de fibra de carbono são especialistas em saber qual tecido deve ser usado para cada design.