Parliamo dei tubi in fibra di carbonio per la trasmissione del carico rotazionale
Se state cercando un modo per trasmettere forze rotazionali senza aggiungere troppo peso al vostro prodotto, probabilmente avrete considerato l’uso di tubi in fibra di carbonio. Essi permettono di gestire carichi elevati, mantenendo al contempo un peso estremamente ridotto.
Il segreto sta nella struttura delle fibre
Non basta semplicemente utilizzare la fibra di carbonio: è importante come queste vengono disposte. Per evitare che il tubo si torca o si pieghi sotto carichi elevati, le fibre vengono disposte ad angoli di ±45 gradi. Questa geometria permette di gestire al meglio le sollecitazioni meccaniche. Se invece il progetto richiede una maggiore resistenza alla flessione, vengono utilizzate fibre disposte in direzione assiale. Il risultato? Si ottiene una rigidità simile a quella di un tubo in acciaio, ma con un peso molto inferiore.
La parte più complicata: le estremità del tubo
La fibra di carbonio è ottima quando sottoposta a sollecitazioni tensive, ma non sopporta bene le sollecitazioni compressive. Se si tenta di fissare direttamente un ingranaggio su un tubo in fibra di carbonio, si ottengono risultati disastrosi. Per risolvere questo problema, vengono inseriti inserti in titanio o alluminio alle estremità del tubo. In questo modo si ottiene una superficie solida su cui fissare gli elementi meccanici, senza compromettere la struttura del tubo stesso. Un avvertimento importante:non bisogna forare i tubi in fibra di carbonio. Ciò potrebbe danneggiare le fibre stesse, creando punti deboli che potrebbero causare problemi in futuro. I punti di connessione vengono quindi creati fin dall’inizio, in modo che la struttura rimanga integra.
Dove sono utilizzati (e dove bisogna fare attenzione)
I tubi in fibra di carbonio vengono utilizzati nei sistemi di azionamento aeronautici, nelle auto di alta gamma e nei bracci robotici. Il vantaggio principale è che eliminano quell’effetto “molla” che si verifica con i tubi in metallo. Tutto funziona in modo più preciso e rapido. Tuttavia, c’è un compromesso da considerare: la fibra di carbonio è fragile. Mentre un tubo in acciaio può piegarsi o deformarsi in caso di incidente, un tubo in fibra di carbonio si rompe non appena raggiunge il suo limite di resistenza. Non esiste una soluzione intermedia. Pertanto, è necessario prevedere un margine di sicurezza adeguato, per assicurarsi che il carico applicato non superi mai quel limite.