Tradição VS. Inovação: Como os Tecidos Multiaxiais de Fibra de Carbono estão Reinventando os Projetos Estruturais?

Os tecidos multiaxiais de fibra de carbono são amplamente utilizados em diversos setores, como aeroespacial, geração de energia eólica, fabricação de automóveis, transporte ferroviário, artigos esportivos, reforço de edifícios e equipamentos médicos, devido ao seu baixo peso, alta resistência e excelentes propriedades mecânicas multidirecionais, sendo principalmente usados na fabricação de componentes estruturais leves e de alto desempenho para melhorar a durabilidade e eficiência do produtos , e ao mesmo tempo, com o desenvolvimento da tecnologia e o aumento das necessidades de proteção ambiental, seu Entretanto, com o avanço tecnológico e o crescimento da demanda por soluções ambientais, seu aplicação escopo continua se expandindo.

Conceito básico do tecido multiaxial

o fibra de carbono multiaxial refere-se a uma estrutura na qual as fibras de carbono são dispostas em camadas em múltiplas direções ou sentidos axiais em um compósito de fibra de carbono. Essa estrutura pode obter resistência e rigidez em várias direções, melhorando assim o desempenho geral do material compósito.

os tecidos multiaxiais de fibra de carbono são tecidos feitos de filamentos de fibra de carbono que são tricotados em urdidura por fios de poliéster através de ângulos multidirecionais de 0°/+45°/-45°/90°.

0/90°	±45°

O tecido multiaxial de fibra de carbono adota uma estrutura de camada de fibra em múltiplos ângulos, como 0°, ±45°, 90°, etc., e alcança posicionamento preciso por meio da tecnologia de tricô em urdidura. Cada camada de fibras é disposta em um ângulo específico, formando uma estrutura biomimética semelhante a um esqueleto biológico. Esse design exclusivo permite que o material mantenha alta resistência em diferentes direções de tensão, superando os defeitos do tecido unidirecional tradicional, que apresenta anisotropia evidente.

Tecido Tricotado VS. Tecido Multiaxial

【PLAIN】

(1) Estabilidade excessiva: Devido à curta distância entre os pontos de entrelaçamento, os tecidos em trama têm um alto grau de estabilidade, o que os torna inadequados para uso em sobreposições com perfis complexos, pois não são tão maleáveis quanto alguns outros tecidos.

(2) Concentração de tensão: Devido ao excesso de ondulação (o ângulo formado pelas fibras ao serem tecidas) na fita, a ondulação acentuada cria uma concentração de tensão que pode enfraquecer a peça ao longo do tempo

【TWILL】

（1）Equilíbrio entre flexibilidade e estabilidade: Os tecidos sarja não são tão bons quanto os tecidos em trama, embora tenham boa flexibilidade e possam formar contornos complexos.

（2）Diferença de resistência: Os tecidos sarja são menos resistentes do que os tecidos em trama, o que pode afetar seu uso em algumas aplicações que exigem alta resistência à tração.

multi-axial Tecidos

Em contraste com os tecidos tradicionais:

(1) Multidirecção resistência e rigidez: Trata-se de uma melhoria significativa para os tecidos simples, que são inadequados para laminações de contorno complexos devido à sua estabilidade excessiva.

(2)Redução da curvatura das fibras: O tricô de dobra aumenta muito a resistência de cisalhamento interlaminar, a tolerância a danos, a resistência ao impacto e as propriedades de compressão pós-impacto dos compósitos, o que é mais propício à resistência da fibra.

Áreas de aplicação dos tecidos multiaxial

aeroespacial:T a Jornada de 'Emagrecimento' do F22 e do Boeing 787

Em asas de aeronaves, estruturas de quadros e outros componentes, os materiais precisam ser leves e possuir propriedades mecânicas multidirecionais para suportar cargas aerodinâmicas e tensões multidimensionais. Os tecidos multiaxiais de fibra de carbono, por meio do projeto racional da disposição das fibras, tornam a estrutura do componente mais estável, aumentando resistência e rigidez

Casco do fuselagem do Boeing 787, lâminas do ventilador, etc. O tecido multiaxial de fibra de carbono reduz significativamente o peso e melhora a resistência. Materiais tradicionais de fibra de carbono não suportam eficazmente tensões em múltiplas direções, o que pode facilmente levar a trincas por fadiga e comprometer a durabilidade.

【Transporte ferroviário: Veículos de metrô de fibra de carbono CETROVO, nova geração, da CSR Qingdao Sifang Rolling Stock Co.】

Corpo mais leve, operação mais eficiente energeticamente. O corpo do veículo de metrô de fibra de carbono reduz o peso em 25%, o quadro do bogie (fibra de carbono multiaxial) reduz o peso em 50%, a redução de peso total do veículo é de cerca de 11%, o consumo de energia durante a operação diminui em 7%, cada trem pode reduzir as emissões de dióxido de carbono em cerca de 130 toneladas por ano, equivalente ao reflorestamento de 101 acres.

Custos de operação e manutenção mais baixos no ciclo de vida. Graças aos materiais leves de fibra de carbono e à aplicação de novas tecnologias, o desgaste das rodas e trilhos do trem de metrô de fibra de carbono é significativamente reduzido, diminuindo consideravelmente a quantidade de manutenção necessária para o veículo e os trilhos, com custos de manutenção no ciclo de vida reduzidos em 22%.

【Indústria militar: A Arma Secreta do Caça F22-Raptor dos EUA】

O caça norte-americano F-22 "Raptor", por meio do uso de diversos materiais compósitos reforçados com fibra de carbono, incluindo materiais compósitos de malha tricotada multiaxial de fibra de carbono, alcança uma proporção de utilização tão alta quanto 35% nas principais asas, deriva vertical, empenagem horizontal e revestimento do fuselagem e outras partes, reduzindo significativamente o peso do fuselagem, melhorando a manobrabilidade e propriedades de resistência à fadiga e à corrosão. O peso do fuselagem foi significativamente reduzido, e a manobrabilidade, além da resistência à fadiga e à corrosão, foram aprimoradas.

【Setor civil: Revolução dos Materiais da Próxima Geração】

No campo civil, os tecidos multiaxiais de fibra de carbono têm sido amplamente utilizados em diversos setores, como construção, saúde, transporte e equipamentos esportivos, e seus produtos estão profundamente integrados ao cotidiano. No setor da construção, o material tem sido amplamente adotado para a reparação e reforço de estruturas de engenharia existentes, graças às suas vantagens de facilidade de aplicação e eficácia confiável, o que impulsionou significativamente a expansão de sua aplicação na indústria da construção. No campo médico, com o avanço da tecnologia médica e a crescente conscientização sobre saúde, a demanda do mercado por equipamentos médicos de alto desempenho continua a aumentar, e a operação sob alta carga coloca requisitos rigorosos quanto à durabilidade desses equipamentos. Os materiais de fibra de carbono demonstraram excelente inércia química (resistência à corrosão, aos ácidos e às bases) e estabilidade dimensional, tornando-se uma escolha ideal para a fabricação de dispositivos médicos. Os meios de transporte beneficiam-se das características de leveza e alta resistência dos tecidos multiaxiais (excelente resistência à tração e ao cisalhamento), o que reduz significativamente o peso-morto do veículo e diminui o consumo de energia, enquanto suas excelentes propriedades mecânicas aumentam efetivamente a segurança passiva do veículo. Na indústria de artigos esportivos, os compósitos de fibra de carbono atendem à demanda dos consumidores por equipamentos de alto desempenho e garantem qualidade e durabilidade dos produtos com seu baixo peso, alto amortecimento, excelente resistência à fadiga e baixa deformação.

Perspectivas Futuras

Com a melhoria contínua da demanda por aplicação de materiais compostos, o tecido multiaxial de fibra de carbono irá inaugurar um espaço de desenvolvimento mais amplo em diversos campos, graças ao seu ângulo de empilhamento personalizável, alta liberdade de projeto e excelentes propriedades mecânicas. No futuro, com o avanço da tecnologia de fabricação automatizada e de novos sistemas de resina, a eficiência de produção do tecido multiaxial será ainda maior, o custo continuará sendo otimizado e haverá impulso para sua aplicação em larga escala em pás de turbinas eólicas, veículos de nova energia, aeroespacial e outros setores de alto desempenho. Ao mesmo tempo, as excelentes propriedades de resistência ao impacto e à fadiga do tecido multiaxial também terão maior valor no setor civil, como reforço de edifícios, equipamentos esportivos e equipamentos médicos, ajudando na popularização de produtos leves e de alto desempenho.