De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa da Universidade Nacional de Seul (Seoul National University) desenvolveu um novo tipo de material estrutural ultraleve, construindo uma treliça de fibra de carbono em escala mesoscópica por meio de um método de fabricação chamado enrolamento de nós 3D (3D node winding). Esse material apresenta uma relação resistência-peso equivalente à do alumínio, mas pesa apenas um centésimo do alumínio. O resultado foi publicado na Nature Communications, demonstrando um novo método para construir estruturas resistentes e leves sem a necessidade de juntas ou montagem em camadas, eliminando um gargalo crítico no design estrutural ao montar formas tridimensionais complexas a partir de componentes discretos.
Para aplicações como drones, robôs, veículos e sistemas aeroespaciais, materiais de alta resistência e leveza são essenciais. Embora os compósitos tradicionais de fibra de carbono ofereçam excelente relação resistência-peso, eles geralmente são fabricados pela sobreposição ou montagem de múltiplas peças, o que limita a flexibilidade do design e cria interfaces frágeis. Os compósitos avançados impressos em 3D também dependem da fabricação camada por camada, introduzindo fronteiras internas que dificultam a transferência de carga, forçando os projetistas a fazer concessões entre complexidade estrutural e confiabilidade mecânica.
Em vez de montar ou empilhar materiais, a equipe de pesquisa coloca diretamente uma única fibra de carbono contínua no espaço tridimensional para definir a estrutura. O processo começa com um suporte temporário que define a geometria dos nós, e a longa fibra de carbono é enrolada em torno desses nós para formar uma rede de treliça espacial. Após a definição da geometria, a estrutura é impregnada com resina e consolidada para obter um compósito sólido. Como a fibra permanece contínua em toda a estrutura, as forças podem ser transmitidas sem interrupção, evitando concentrações de tensão e pontos de falha associados a juntas e interfaces.
A nova estrutura de treliça de fibra de carbono alcançou uma resistência à compressão de 10 a 30 megapascais, comparável ao concreto, enquanto oferece uma relação resistência-peso equivalente à do alumínio com massa extremamente baixa. Graças aos caminhos de carga contínuos, essas estruturas podem ser até dez vezes mais resistentes do que treliças tradicionais de peso equivalente, distribuindo as forças de forma mais eficiente e minimizando materiais inativos. Para validar o método, os pesquisadores aplicaram a estrutura ao chassi de um drone. O chassi redesenhado reduziu o peso estrutural em cerca de 79% em comparação com o design tradicional, aumentando o tempo de voo em 33% sob as mesmas condições operacionais.
O Dr. Jun Young Choi e o professor Sung-Hoon Ahn afirmam que a complexidade espacial das arquiteturas de fibra contínua limitou sua escalabilidade na fabricação tradicional, mas, com os avanços na robótica e na fabricação impulsionada por IA, essas estruturas agora podem ser produzidas em larga escala, e este trabalho fornece um roteiro para sua aplicação prática. O impacto dessa tecnologia abrange áreas como aeroespacial, sistemas de mobilidade, robótica e construção. Na aeroespacial, pode aumentar alcance, capacidade de carga útil e eficiência energética; na robótica, pode melhorar velocidade e precisão de atuação; na construção, abre caminho para estruturas de suporte de carga que economizam material. O método apoia a transição da engenharia baseada em componentes para sistemas estruturais integrados definidos por geometria, continuidade e fabricação automatizada.
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