Selim em Carbono

Atualizando



O selim vem sendo utilizado há um bom tempo em minha MTB. O Trilho é de um antigo selim da FELT.

Selim em carbono e aramida, ainda em construção, aguardando a fabricação do trilho também em carbono. Mais detalhes logo!

Importância da pós-cura em sistemas epóxi

Resinas epóxi são empregadas quando se deseja uma matriz com excelentes propriedades mecânicas em laminados onde fibras de alto desempenho, como fibras de vidro do tipo S, tecidos de aramida e fibra de carbono são empregados. No entanto uma parte importante do processo é negligenciada por muitos usuários destes materiais quando da utilização de sistemas epóxi com cura à temperatura ambiente. Resinas epóxi com essa característica são sistemas que não necessitam o emprego de calor para o seu enrijecimento. No entanto quando tais sistemas não recebem uma pós-cura, que é o emprego de calor após a cura à temperatura ambiente, as propriedades mecânicas podem se apresentar com uma defasagem de até 20% comparado ao sistema devidamente pós-curado. A pós-cura garante um aumento da quantidade de ligações cruzadas, aumentando assim o grau de reticulação do polímero termofixo. A aplicação de calor para se processar a pós-cura demanda cuidados quanto aos gradientes térmicos a que a peça será submetida. Variações bruscas de temperatura podem causar o empenamento e perda da peça. Cada sistema epóxi possui um programa de pós-cura adequado, uma vez que há muitas opções em termos de resinas e endurecedores. A Mühle Composites dispõe para isso de uma estufa própria para o processo de pós-cura, onde há o controle eletrônico de temperatura e ventilador interno para distribuição uniforme do calor.

Existem outras formas de pós-cura, e uma que se apresenta com ótimos resultados para a cura de sitemas epóxi é a cura com microondas, que reduz o tempo de processamento e consequentemente o gasto energético.

Fontes:1) Nasseh Jorge, Manual de Construção de Barcos, Booklook, Rio de Janeiro, 2000. 2)Levy Neto Flamínio, Pardini Luiz Claudio, Compósitos Estruturais: Ciência e Tecnologia, São Paulo, Edgar Blücher, 2006. 3) Nightingale C., Day R.J. Flexural and interlaminar shear strength properties of carbon fibre/epoxy composites cured thermally and with microwave radiation. Composites, Part A 33, pg. 1021-1030, 2002. 4) Sandhya Rao, RMVGK Rao. Cure studies on bifunctional epoxy matrices using a domestic microwave oven. Polymer Testing 27, pg. 645-652, 2008.

Reparo canote de selim

O canote da foto originalmente possuía castanha para fixação do selim, no entanto o proprietário realizou uma adaptação mal sucedida. A retirada da castanha e uma furação para o novo sistema de fixação obrigatoriamente pediam um reforço do tubo, vez que este não estava dimensionado para as novas cargas solicitadas. Mantendo o mesmo sistema da adaptação, um reforço interno e externo na região alterada foram realizados, utilizando fita de carbono unidirecional, tecido bi-direcional e resina epóxi com pós-cura em estufa.

Reparo quadro Sundown

Quadro Sundown MT1, teve o seat tube onde fica a braçadeira de canote quebrado. Foi feita a colagem da quebra e reforço em fibra de carbono e resina epóxi, com o aumento do diâmetro da braçadeira usada para prender o canote.

Gancheira bike de pista Diego "Boi" Martins

A Mühle Composites também se "defende" quando do uso de materiais isotrópicos. Abaixo projeto da gancheira para a bike de pista Pinarello do Boi. Não se trata de uma simples substituição e sim de um projeto para melhorar a forma de prender a roda traseira, que em bikes de pista se valem dos nossos velhos amigos "eixos com porcas", para garantir que tudo fique no devido lugar com as altas potências empregadas na modalidade. Além destas peças que serão usinadas em aço inox, far-se-á o reparo e preparação em fibra de carbono do quadro onde elas serão fixadas.

Diego no Campeonato Brasileiro de Pista 2010 - RJ

Peças usinadas em aço inox (gancheiras em duas metades e arruelas com travas).

Gancheira colocada no quadro.

Matéria prima

O resultado final, tanto de uma peça quanto de um reparo realizado em materiais compostos está intimamente relacionado ao processo usado e as matérias primas empregadas. Quanto ao quesito matérias primas, a Mühle Composites busca os materiais de maior qualidade ao alcance. Os tecidos de aramida e fibras de carbono são procedendes da Fibertex, de Louveira-SP, certificada segundo norma ISO 9001:2000. Fitas unidirecionais de carbono procedem da Texiglass de Vinhedo-SP, firma também certificada segundo a ISO 9001:2000. Os sistemas de resina usados são basicamente de dois fabricantes, Tubolit e Hutsman.
O sistema da Tubolit possui temperatura de transição vítrea de 90 graus celsius, chegando a um alongamento de até 10% antes da ruptura se devidamente pós-curado. O sistema de resina Huntsman trata-se de um sistema de altíssimas propriedades mecânicas, certificado pelo Ministério da Aeronáutica da Alemanha para uso na construção de planadores. Empregado pela Empresa Aeromot, de Porto Alegre, na fabricação do Motoplanador Ximango.

Reparo seat stay quadro Orbea

Quadro Orbea speed pertencente a equipe de ciclismo do Avaí F.C.-Florianópolis. Teve o seat stay esquerdo quebrado devido a atropelamento durante o Jasc 2009 realizado na cidade de Chapecó.

Processo de fabricação quadro Trek Madone

Vídeo bem interessante mostrando o processo de fabricação de um quadro road, em fibra de carbono e matriz epóxi. Observem que o quadro é feito em várias partes e depois unido com adesivo epóxi. Em realidade este é o processo da grande maioria das marcas tradicionais. O interessante é observar que em muitos sites dessas empresas, elas propagandeiam que seus quadros são "monocoque", como se isso fosse algo novo em relação aos quadros de aço, alumínio e titânio. A definição de monocoque diz respeito a que parte da estrutura resiste as cargas aplicadas. Quadros de bicicleta não possuem e nunca possuiram uma estrutura interna para resistir as cargas. Olhando por este lado, eles sempre foram monocoques, uma vez que a palavra significa que as cargas são suportadas pelas partes externas de uma determinada estrutura.

No entanto, na maioria das vezes a palavra passa a impressão de que a peça final é o resultado de um único processo de fabricação, de que ela é feita de uma peça única, sem emendas. Pode-se observar pelo vídeo que este não é o caso.

Reparo quadro Trek

Quadro com chain stays quebrados. O reparo contemplou a diminuição da cava da roda para diminuir a tensão no chain stay direito, o mais solicitado. Sendo necessário a implementação de passagem para o cabo do câmbio dianteiro.

Reparo de aro de fibra de carbono

Além da fabricação de componentes, a reparação também faz parte do "menu" da Mühle Composites.

Aro em fibra de carbono quase completamente seccionado.

Após reparo estrutural, colagem dos adesivos retirados e envernizamento.

Selim Carbono/aramida

Em novembro passado concluí a construção do segundo protótipo de um selim para MTB. Confeccionado com tecido bidirecional de aramida e fitas unidirecionais de carbono, pelo processo de laminação manual com aplicação de bolsa de vácuo. Por tratar-se de um protótipo os aspectos relativos a cosmética foram relegados. A intenção principal deste protótipo era a de refinar o processo de fabricação e garantir resistência suficiente as futuras solicitações mecânicas.

Agregou-se ao processo a pós-cura, o que garante o desempenho máximo ao laminado, uma vez que mesmo sendo o sistema epóxi utilizado de cura a temperatura ambiente, quando é negligenciada a pós-cura, a resina fica muito aquém de suas propriedades máximas.

Massa de 126 gramas. Trilhos de titânio.

Construção Single-Skiff

Inverno de 2009. Inicia-se a construção de um barco Single-Skiff utilizando-se técnicas mais refinadas de construção em material composto. Desde a fabricação do molde em 2005, um total de 6 barcos foram confeccionados pelo clube de remo, no entanto devido as técnicas empregadas para tal, os resultados ficaram muito aquém do desejado. Resultaram em barco de massa elevada e pouca rigidez, muito devido a escolha de materiais privilegiando o preço ao invés da qualidade. Finalmente, em conversas com a diretoria do clube, solicitaram minha participação na construção, uma vez que mais um barco sem qualidade estava para ser construído.

Trabalhando juntamento com Anderson Nocetti, pude colocar em prática um experimento que havia feito anos antes e que se mostrava promissor na construção deste tipo de embarcação. A construção utilizando placas de poliestireno extrudado (XPS) como material de núcleo, sendo a laminação feita com tecidos bidirecionais de fibra de fidro e matriz polimérica de epóxi. O processo usado foi a laminação hand lay-up com auxílio de bolsa de vácuo.

Pequena secção de casco para avaliar a possibilidade dos materiais nesse tipo de construção.

Testes complementares.

Primeira camada laminada, tampa da ré.

Ajuste das placas de XPS.

Passando resina no molde do casco.

Impregnando o tecido.

Casco sob vácuo.

Tampa de proa com face exterior saindo da laminação já com o acabamento.

Colagem das tampas ao casco.

Peças de bikes

Juntamente com alguns reparos em barcos a remo de competição, meu interesse também se voltou para construção de peças para bicicleta. Posso destacar duas, que foram feitas utilizando-se tecido de aramida e resina epóxi, um selim e uma roda fechada para provas de contra-relógio. A roda "disco" demandou estudos sobre as caracterísiticas mecânicas e utilização de materiais de núcleo (para aumento do momento de inércia, sem aumento substancial da massa). A opção foi a espuma rígida de PVC com densidade de 80 kg/m3.

Roda disco em resina epóxi e tecido de aramida bidirecional, prestes a receber o fechamento no local de colagem do pneu tubular.

Esta roda disco foi utilizada por mim no Campeonato Catarinense de Contra-relógio de 2007, tendo logrado o segundo lugar na geral, ou seja, é completamente funcional. Apesar de ter uma massa maior que rodas de carbono da mesma espécie (são 1,6 kg), o que na verdade por vezes é até melhor, possui uma resistência a impacto muitas vezes superior, sendo uma ótima alternativa para treinos.

O início

O interesse por materiais compostos vem de meados de 2004. Inicialmente comecei a fazer reparos em barcos a remo de competição, uma vez que a forma como tais eram feitos me passavam um aspecto de falta de preparo e desleixo. A primeira grande "obra" foi a confecção de um molde de um barco Single-Skiff (8,20 mts. comprimento), nas dependências do clube Náutico Francisco Martinelli em Florianópolis, com a ajuda do carpinteiro do clube, Germano Kahl, no verão de 2005.

Preparação da borda de apoio do barco usado como modelo.

Plug pronto para início da fabricação do molde.

Assentamento das mantas de fibra de vidro para posterior impregnação.

Laminação do molde concluída.

Molde e o barco que o gerou lado a lado.