Barco a motor totalmente elétrico testa as águas para fibra de carbono reciclada

A RS Sailing (Romsey, Reino Unido) é conhecida por produzir barcos à vela de classe mundial e afirma usar o máximo possível de materiais recicláveis ​​em sua produção. Há três anos, a empresa formou a marca irmã RS Electric Boats, especializada no projeto e fabricação de barcos infláveis ​​rígidos (RIB) elétricos a bateria - lanchas leves com casco rígido e tubos de ar de alta pressão infláveis ​​nas laterais do barco para flutuabilidade extra. Os RIBs são usados ​​para fins recreativos e costumam ser empregados por socorristas, operadores militares ou equipe técnica para competições de barcos.

Alex Newton-Southon, CEO - design e tecnologias da RS Sailing, explica que, à medida que as montadoras procuram ficar mais eletrificadas e estão pensando em manufatura e materiais sustentáveis, a RS Electric Boats deseja fazer o mesmo no mercado marítimo. “É óbvio para nós que os barcos elétricos são o caminho que o mercado está tomando. Na realidade, um motor de popa convencional é cerca de 50 vezes mais poluente do que os carros de hoje. Queremos fazer a nossa parte para ajudar a proteger o planeta ”, diz ele.

Empurrar o mercado para propulsão, materiais e escolhas de fabricação mais sustentáveis ​​tem sido uma meta nos últimos três anos, já que a RS Electric Boats vem trabalhando para desenvolver e comercializar seu primeiro RIB elétrico a bateria. Em 2019, RS Electric Boats estreou o Pulse 58 conceito RIB no Düsseldorf International Boat Show, na Alemanha. Este barco demonstrador apresentava vários componentes de fibra de linho / bio-epóxi, incluindo o casco, convés e consoles.

Desde então, as decisões de materiais e o design geral foram iterados pelo menos três vezes - "além de uma quantidade significativa de ajustes em todo o barco", admite Newton-Southon - resultando no Pulso 63 , definido para chegar ao mercado no início de 2022.

A primeira, iteração de composto de fibra de linho: Pulse 58

A maioria dos RIBs é acionada por motores padrão movidos a combustível, com algumas exceções para projetos pequenos (uma a duas pessoas) alimentados por bateria. RS Electric Boats reivindica o Pulse 63 , projetado para transportar até oito pessoas, é o primeiro do setor a usar propulsão totalmente elétrica para um barco de seu tamanho.

O casco do barco e a forma geral tiveram que ser projetados especificamente para acomodar a propulsão elétrica. “Uma coisa que fica muito aparente quando você começa a projetar um RIB elétrico a bateria é que você não pode simplesmente adicionar um sistema de acionamento elétrico em um barco normal. Você tem que começar do zero, porque o design deve permitir que o barco seja supereficiente, e parte disso depende do peso. É muito importante que o barco seja construído o mais forte e rígido possível, apenas para torná-lo o mais leve possível ”, explica Newton-Southon.

O console da bateria é “a estrutura principal de tudo”, acrescenta. O casco do barco é uma estrutura monolítica sólida, com um convés conectado que também abriga as baterias. Não são necessários anteparos ou estruturas transversais.

O Pulse 58 de 5,8 metros O RIB que a RS Electric Boats lançou em 2019 apresentava casco, convés, console, caixa de bateria e molduras de assento fabricados por infusão pelo fabricante local Norco (Poole, Reino Unido) de epóxi de base biológica, fibra de linho de origem natural e núcleo de PET reciclado quando necessário.

Em 2019 e 2020, a RS Electric Boats pretendia aumentar a produção do Pulse 58 e comece a vender para os clientes. No entanto, contratempos causados ​​pela pandemia COVID-19, bem como problemas de abastecimento para os materiais de base biológica, levaram a um breve atraso e algumas mudanças de design.

Iterações de design e fibra de carbono reciclada: Pulse 63

Em maio de 2021, a RS Electric Boats decidiu renovar a marca, alinhando-se com as mudanças de design e as decisões de materiais feitas na preparação para o aumento da produção. Os componentes compostos para o renomeado Pulso 63 de 6,3 metros são fabricados pela MTAG Composites Ltd. (Coningsby, Reino Unido), um fabricante que trabalhou com a RS Sailing no desenvolvimento de ferramentas e na fabricação de barcos por muitos anos. Conforme comercializado, o Pulse 63 O RIB pode atingir uma velocidade máxima de 23 nós e tem um alcance máximo de 100 milhas náuticas. Ele também pode ser personalizado com uma variedade de recursos opcionais, como postes de reboque, elevadores de ponto único, coberturas e várias configurações de assentos.

Os componentes compostos do barco incluem o casco, convés, piso interno, consoles, caixa do motor e escotilhas. No entanto, obter a fibra de linho e o epóxi de base biológica usados ​​no projeto original se mostrou mais difícil do que o esperado nos níveis necessários para a produção em série dos barcos.

“As decisões materiais mudarão nos próximos anos com certeza, conforme as fibras naturais e as resinas de base biológica se tornem mais acessíveis”, diz Newton-Southon. Atualmente, o casco monolítico do barco combina tecidos de fibra de vidro e carbono com infusão de éster de vinil. Para reduzir o peso, o casco não é tubular, mas reforçado com camadas de fibra de carbono. Todos os outros componentes compostos do barco - convés interno, piso, consoles, caixa do motor e escotilhas - são construídos com fibra de carbono reciclada e éster de vinil, com núcleo de PET reciclado (fornecido pela 3A Composites Core Materials, Sins, Suíça) conforme necessário. “O casco não é feito de materiais reciclados no momento, apenas para nos dar mais tempo para desenvolvimento e testes”, observa ele.

Com a resina, a RS Electric Boats optou por um éster vinílico mais tradicional ao invés do epóxi de base biológica por vários motivos. Um era a disponibilidade. De acordo com Newton-Southon, o esforço para produzir resinas verdadeiramente sustentáveis ​​- em quantidades comerciais - tem sido mais lento do que ele gostaria. “Não se trata apenas dos preços”, diz ele, “trata-se de ser capaz de acreditar em produtos a longo prazo. O que acontecerá com esses produtos em 10 anos? O material vai aguentar? Eles são tão novos que ainda não sabemos. Há uma demanda lá fora e estamos dispostos a gastar um pouco mais por materiais mais sustentáveis, mas precisamos poder confiar na vida do produto. ”

O epóxi de base biológica também se mostrou difícil de usar com infusão de resina. “Quando você usa qualquer tipo de epóxi em um processo de infusão, você não pode usar sacos a vácuo de silicone reutilizáveis”, explica Newton-Southon. O epóxi reage com o silicone, e as bolsas de silicone projetadas para durar 100-150 ciclos podem durar apenas cinco. “Você acaba com uma grande quantidade de resíduos de aterro do processo de fabricação”, diz ele. O éster de vinil foi escolhido como a melhor opção para uso com bolsas de silicone.

Ele acrescenta:“Por enquanto, se você fizer uma análise do ciclo de vida dos materiais, sentimos que reduzir os resíduos de infusão para o aterro é um passo muito maior na direção certa do que tentar usar uma resina um pouco mais sustentável. O processo é tão sustentável com o mínimo de desperdício que podemos fazer. ”

Tim King, gerente técnico de vendas e marketing e gerente de projeto da MTAG Composites, observa:“Os ésteres de vinil de base biológica estão caindo na linha, mas eles simplesmente não são comercialmente viáveis ​​para produtos deste tamanho ainda. Eles são feitos apenas em quantidades relativamente pequenas. ”

Para a fibra, a fibra de carbono reciclada para os barcos é uma sucata reutilizada do trabalho da MTAG Composites em assentos de aeronaves de fibra de carbono. “É o retorno direto ao uso, processado pelo fabricante terceirizado Gen 2 Carbon [anteriormente ELG Carbon Fiber, Coseley, Reino Unido]”, afirma King.

Em vez de cortar as fibras ou processá-las em um pré-impregnado, o MTAG infunde um não tecido de fibra de carbono reciclado seco diretamente. “Isso é particularmente difícil de fazer, dada a densidade das fibras recicladas. Não gosta de preencher com resina, mas descobrimos um processo para fazer isso com sucesso ”, diz King.

O processo foi demonstrado pela primeira vez em 2019 no foredeck RS Neo, onde a MTAG Composites e a RS Sailing substituíram o reforço de fibra de vidro tradicional por fibra de carbono reciclada. “Isso vem acontecendo há vários anos, mas sei que nós da MTAG e da Geração 2 estamos felizes em ver este produto e processo avançarem”, disse King.

Sobre a aparência estética da fibra reciclada, ele acrescenta:“Você pode cobri-la com um gelcoat, é claro, mas para mim, pessoalmente, gosto bastante do visual do produto reciclado. É bom ver esse material de origem identificável sendo reutilizado. ”

No final, “cerca de 60% dos componentes compostos do barco são feitos de materiais reciclados, seja núcleo de PET ou sucata de fibra de carbono”, afirma King. Todas as peças compostas são infundidas sob vácuo, exceto alguns pequenos acessórios que serão colocados à mão com materiais secos.

Navegando em 2022. Cerca de 60% dos componentes no Pulse 63 são feitos de materiais reciclados, de acordo com o fabricante MTAG. Crédito da foto:RS Sailing

As ferramentas para o Pulse 58 serviu de base para o novo Pulse 63 ferramentas, que a MTAG Composites alterou de acordo com as especificações da RS Electric. Todas as ferramentas - 22 no total, consistindo em quatro ferramentas de infusão sólida, seis ferramentas para layup manual e 12 ferramentas ensacadas de silicone - são compostas e feitas internamente pela Norco ou MTAG. Para compensar as alterações de projeto no casco, algumas das ferramentas precisaram ser reusinadas e, para algumas, inserções especiais foram feitas para adicionar forma de volta ao molde.

“Temos uma oficina de moldes muito ativa e alguns caras muito habilidosos que foram capazes de pegar as ferramentas do protótipo original e, em alguns casos, aplicar algumas mudanças drásticas”, explica King. A equipe começou nas ferramentas em fevereiro de 2021 e as ferramentas finais foram entregues em agosto.

Os quatro primeiros Pulse 63 os barcos estão programados para produção até o final do ano, prontos para serem exibidos no Düsseldorf International Boat Show em janeiro de 2022. Indo além, Newton-Southon acrescenta que os materiais compostos usados ​​para o Pulse 63 e os futuros modelos de barcos elétricos RS provavelmente mudarão à medida que novos materiais se tornem disponíveis e com a demanda do mercado. “Estamos dando um passo de cada vez, mas acho que uma coisa em que nos tornamos muito bons é ajudar a cadeia de suprimentos a entender quais tipos de produtos o mercado precisa.”