Com o aquecimento global e o crescente esgotamento dos recursos de combustíveis fósseis, a promoção da energia verde e do desenvolvimento sustentável tornou-se um consenso global. Como produto da civilização industrial moderna, a indústria automotiva enfrenta uma pressão sem precedentes para economizar energia e reduzir as emissões, tornando a redução de peso dos veículos uma abordagem importante para enfrentar esses desafios. Entre os diversos materiais leves, composto de fibra de carbono s destacam-se por sua excepcional resistência específica, módulo específico e flexibilidade de projeto, e estão sendo amplamente aplicados na indústria automotiva.

Aplicações de compósitos de fibra de carbono em automóveis

1. Componentes estruturais da carroceria do veículo
Primeiro, em termos de painéis externos , compósitos de fibra de carbono são amplamente utilizados em peças como portas e capôs de motor Esses componentes não só exigem excelente desempenho mecânico, como também precisam atender a diversos requisitos funcionais, incluindo aerodinâmica e características de ruído e vibração. Ao projetar esquemas de laminação de fibra de carbono ideais e selecionar matrizes de resina de alto desempenho, o peso dos componentes pode ser reduzido, ao mesmo tempo em que se melhora significativamente sua rigidez, resistência e resistência ao impacto, permitindo também uma estética de design mais simplificada.

No campo de componentes estruturais da estrutura da carroceria Devido à sua excelente resistência específica e módulo específico, os compósitos de fibra de carbono podem substituir os materiais metálicos tradicionais. Por meio de processos avançados de moldagem e união, é possível obter a fabricação integrada da estrutura da carroceria, reduzindo significativamente o número de juntas e melhorando tanto a integração estrutural quanto o desempenho em termos de leveza. Por exemplo, um automóvel adota uma cabine de passageiros totalmente composta de fibra de carbono e, por meio de design modular e otimização de processos, atinge até 62% de redução de peso ao mesmo tempo em que melhora o desempenho de segurança em colisões em mais de 30%.

2. Sistemas de chassis
Em sistemas de suspensão Os compósitos de fibra de carbono são uma excelente escolha de material para componentes-chave, como molas, amortecedores e braços de direção. Tomemos como exemplo os amortecedores: aqueles feitos de compósitos de fibra de carbono não são apenas mais leves, mas também apresentam 2–3 vezes maior resistência à fadiga, resultando em uma dinâmica de suspensão mais responsiva e confortável. O uso de amortecedores compostos de fibra de carbono pode reduzir o peso do sistema de suspensão. 15%–25% ao mesmo tempo em que diminui solavancos e vibrações 10%–15% , melhorando efetivamente o conforto ao dirigir.

3. Sistemas de transmissão
As tampas de motor feitas de compósitos de fibra de carbono são primeiramente moldadas pela aplicação de fibras pré-impregnadas ou secas em um molde, seguidas de cura em alta temperatura e alta pressão para formar uma tampa leve que se adapta perfeitamente aos contornos do compartimento do motor. Em comparação com materiais tradicionais, como ligas de alumínio, as tampas de motor de compósito de fibra de carbono podem alcançar uma redução de 30% a 40% no peso e aumentar a rigidez da tampa em 20% a 30%, reduzindo efetivamente a vibração e o ruído, além de melhorar o desempenho NVH (ruído, vibração e aspereza) do compartimento do motor.

Na redução de peso automotivo, a escolha e a otimização dos processos de moldagem são fundamentais para alcançar uma fabricação eficiente e componentes de alto desempenho. Os processos comuns incluem moldagem por compressão, enrolamento filamentoso e pultrusão. A moldagem por compressão utiliza moldes e pressão para combinar pré-impregnados ou fibras secas com uma matriz de resina, produzindo componentes compósitos com formas complexas e excelentes propriedades. Este processo é adequado para produção em larga escala, alcançando alta eficiência e precisão dimensional. O uso da moldagem por compressão pode aumentar a eficiência da produção de componentes compósitos em 20% a 30% e controlar tolerâncias dimensionais dentro de ± 0,2 mm.

O enrolamento filamentar envolve a impregnação de feixes contínuos de fibras com resina e seu enrolamento ao longo de trajetórias predeterminadas em um mandril. Após a cura, são obtidos componentes compósitos ocos. Esse processo permite o controle preciso da orientação das fibras, possibilitando a fabricação de peças tubulares e cilíndricas de alta resistência e rigidez. Além disso, o enrolamento filamentar melhora significativamente a utilização do material e reduz o desperdício, aumentando a eficiência do material em 30% a 40%.