Nos últimos quatro anos, a equipe de pesquisa da Montana State University desenvolveu um método inovador para produzir fibra de carbono usando o método Stretch Break, de acordo com um relatório de 5 de dezembro da Composites World. Esta fibra de carbono é mais fácil de manusear na moldagem de formas complexas de aeronaves e pode reduzir significativamente os custos de fabricação. O projeto foi financiado pelo Exército dos EUA com um investimento total de US$ 25,8 milhões.
A Montana State University diz que os pesquisadores investiram pesadamente nas áreas relevantes de pesquisa e agora estão se aproximando de um marco importante. Os pesquisadores planejam validar as capacidades reais de fabricação em pequena escala antes de industrializar totalmente a tecnologia. A fibra de carbono tradicional é amplamente utilizada na indústria aeroespacial devido à sua alta resistência, leveza e durabilidade. Mas essas fibras não são facilmente dobradas, portanto, fazer uma curva apertada que se encaixe perfeitamente nas asas de uma aeronave requer ferramentas de produção complexas e caras e muitas vezes estruturas de metal como suporte auxiliar, que custam bilhões de dólares por ano aos militares dos EUA para manter e reparar. Por outro lado, os novos materiais de fibra de carbono -- desenvolvidos na Montana State University -- são feitos principalmente de materiais precisamente esticados, nos quais algumas fibras foram quebradas em pontos naturalmente fracos. Estudos mostraram que a fibra de carbono 'alongada e quebrada' pode ser formada cerca de 8 vezes mais com aproximadamente a mesma intensidade. Isso significa que os materiais podem ser moldados em equipamentos mais simples, sem o auxílio de estruturas metálicas. Como a fibra é mais fácil de formar, os conservadores esperam cortar os custos de fabricação em um quarto, disseram os pesquisadores. Embora o conceito de melhorar a moldabilidade da fibra de carbono destruindo partes da estrutura tenhaexistem há décadas, alguns dos métodos usados no passado (como materiais de corte aleatório, etc.) provaram ser usados. Isso reduzirá significativamente a resistência do material. A ideia de fratura por tração também não é uma inovação recente, mas até agora não havia uma maneira eficaz de puxar a fratura de forma consistente e eficaz de uma forma que pudesse ser estendida à produção industrial. Pode-se dizer que o conceito de 'alongamento equebrar a fibra de carbono parece fácil, mas muito difícil de controlar.
A equipe de pesquisa da Montana State University colaborou com mais de 20 empresas de Montana para projetar e processar uma nova ferramenta de fratura por tração chamada Bobcat Head. Quando um feixe plano de arame contendo milhares de monofilamentos de fibra de carbono passa rapidamente por uma série de rolos, uma força precisa é aplicada para destruir as fibras defeituosas. Os pesquisadores observaram que apenas cerca de 2% das quebras de fibra foram feitas em um determinado intervalo. Posteriormente, os pesquisadores analisaram as propriedades do material obtido, dobrando as fibras após "esticar e quebrar" em formas complexas e fixá-las com resinas, com foco em testar a dificuldade de conformação. Experimentos provaram que a fibra tem as mesmas propriedades mecânicas que o material feito de fibras contínuas, mas é mais fácil de formar. Em seguida, os pesquisadores planejam aumentar a produção desse dispositivo de fabricação "stretch-break", lançando aplicativos de demonstração piloto para validar sua capacidade de ser usado na fabricação real. Isso estabelecerá as bases para a autorização técnica para empresas aeroespaciais que produzem aeronaves militares e civis. Os pesquisadores dizem acreditar que o material deve começar a ser usado na indústria nos próximos anos. Atualmente, o programa chamou a atenção de fornecedores de materiais avançados e fabricantes aeroespaciais, e cientistas e engenheiros relevantes vieram à Montana State University para ver os materiais pessoalmente e ansiosos para obter amostras dos materiais fornecidos pela equipe de pesquisa. Tanto os fabricantes aeroespaciais quanto os fornecedores de materiais demonstraram grande interesse na pesquisa e acreditam que, uma vez que as condições de uso estejam estabelecidas, haverá um impacto significativo na fabricação de equipamentos aeroespaciais, disseram os pesquisadores.
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