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Porque a fibra de carbono é tão cara?

Quando a indústria descobriu as fibras carbônicas como uma opção mais leve do que o aço e o alumínio, logo este material passou a ser o mais desejado por aqueles que buscam aerodinâmica e desempenho. As bicicletas full carbon, ou seja, aquelas que têm não só o quadro, mas também o garfo, canote e outros componentes fabricados com este material, atualmente são comuns até mesmo entre ciclistas amadores. O que intriga a muitos é: afinal, porque a fibra de carbono é tão cara?

Revista Bicicleta por Radinho
65.053 visualizações
25/01/2015
Porque a  fibra de carbono é tão cara?
A fibra de carbono é composta de finos filamentos de 5 a 10 micrometros de diâmetro. Cada filamento é a união de diversos milhares de fibras de carbono.
Foto: Merida Divulgação

Em decorrência da Segunda Guerra Mundial houve um aumento no interesse em desenvolver novos materiais com propriedades especiais, entre eles, as fibras de carbono. Mas o aperfeiçoamento deste tipo de material se deu na década de 1960. Décadas depois, ela ainda é um material exótico.
O material base da fibra de carbono geralmente é um polímero orgânico com átomos de carbono ligando longos fios de moléculas chamado Poliacrilonitrila, material similar aos acrílicos encontrados em carpetes e malhas.

O que torna este material muito mais caro é o seu processo de fabricação. Primeiro, metade do acrílico do material base precisa ser eliminado. Ou seja, só este processo já dobra o custo, e antes mesmo de considerar gastos com energia e equipamentos, especialistas afirmam que o produto já alcança o valor de cinco dólares a libra (uma libra equivale a 453,59 gramas).

Forçar o acrílico a se soltar dos seus átomos não-carbônicos exige máquinas monstruosas e muita energia, ou seja, o custo é muito alto. O primeiro passo no processamento é a estabilização de oxidação, quando as fibras passam continuamente por fornos de 15 a 30 metros de comprimento aquecidos a centenas de graus Celsius.

Este procedimento leva horas e representa um enorme gasto de energia. Depois, o material ainda passa pelo processo chamado de carbonização, em fornalhas um pouco menores mas em temperaturas muito mais altas. Por fim, os fabricantes precisam lidar com o acrílico que não segura durante o aquecimento. Gases precisam ser tratados para não causar danos ao meio ambiente. Tudo isto representa um alto custo de energia, espaço físico ocupado e equipamentos enormes.
Até este momento, estamos falando apenas da fabricação das fibras individuais. Agora, há mais um caminho a seguir para moldar estes fios num entrelaçado que junte tudo e então se torne um material resistente. Para se beneficiar da resistência unidirecional do material, é preciso que todas as fibras estejam paralelas e igualmente esticadas. Se um fio não estiver bem esticado, o fio mais próximo precisa suportar um esforço maior e provavelmente quebre antes. Para compensar a possibilidade de um entrelaçado imperfeito, os fabricantes podem incluir 10% mais fibras do que o necessário, o que também acarreta em um incremento no preço.

Este entrelaçado, porém, ainda não é o produto acabado, ele precisa de algo mais para se tornar o material que os fabricantes precisam. Atualmente, a fibra de carbono funciona em conjunto com uma resina. Combinados, eles formam um composto que pode ser manipulado para ser modelado conforme o formato desejado.

Para alcançar a maturidade científica e industrial que torne a fibra de carbono um produto em uma faixa de preço mais baixa, não basta uma pequena modificação ou melhoria. A fabricação da fibra de carbono precisa de uma revolução completa, mas como o seu uso tem um prospecto de retorno financeiro bastante alto, as indústrias têm procurado soluções para diminuir o custo, melhorar a eficácia da produção e aproveitar o crescimento deste mercado. 

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