I. Componentes principais das máquinas agrícolas

Estrutura e carroçaria de máquinas agrícolas em fibra de carbono

Vantagens caraterísticas: A resistência específica (a relação entre a resistência e a densidade) dos materiais compósitos de fibra de carbono é 4 a 5 vezes superior à do aço. Quando utilizado no fabrico de estruturas ou carroçarias de máquinas agrícolas, como tractores e ceifeiras, pode reduzir o peso total da máquina entre 15% e 30%, assegurando simultaneamente a resistência estrutural. Por exemplo, as estruturas das cabinas de algumas máquinas agrícolas de topo de gama são feitas de fibra de carbono, o que não só reduz o consumo de combustível como também melhora a mobilidade do equipamento em terrenos complexos.

Caso de aplicação: Os corpos de alguns robôs agrícolas no Japão são feitos de materiais compostos de fibra de carbono, combinados com um design leve, o que os torna mais adequados para funcionar em espaços estreitos, como estufas e pomares, reduzindo ao mesmo tempo a compactação do solo.

2. Componentes de transmissão em fibra de carbono

Veios de transmissão e engrenagens: Os veios de transmissão em fibra de carbono têm um excelente desempenho de amortecimento, o que pode reduzir a vibração e o ruído durante o processo de transmissão. Têm também uma forte resistência à fadiga e a sua vida útil é 2 a 3 vezes superior à dos veios de transmissão metálicos. Por exemplo, se o eixo de transmissão de uma grande ceifeira-debulhadora for feito de fibra de carbono, pode reduzir a frequência de manutenção e aumentar a eficiência operacional.

Polias e rolamentos: A resistência ao desgaste e à corrosão dos materiais compósitos de fibra de carbono torna-os adequados para ambientes agrícolas húmidos e poeirentos. Por exemplo, depois de a polia de uma máquina de colheita de arroz ser feita de fibra de carbono, pode evitar que as peças metálicas enferrujem devido ao contacto prolongado com lama e água, e reduzir o fenómeno de deslizamento da correia.

3. Componentes de colheita e de lavoura em fibra de carbono

Lâmina de corte: A lâmina do cortador de relva feita de material compósito de matriz cerâmica reforçada com fibra de carbono é de elevada dureza e leve. A sua eficiência de corte é mais de 10% superior à das lâminas de aço tradicionais, reduzindo simultaneamente o consumo de energia do equipamento.

Pá de arado: A superfície da relha de arado de fibra de carbono pode ser revestida com uma camada resistente ao desgaste. Quando se trabalha em solos argilosos pesados, a sua resistência é 15% inferior à das relhas de arado metálicas, e é menos provável que adira ao solo, reduzindo os custos de limpeza.

Ii. Instalações de plantação e reprodução

Estrutura da estufa em fibra de carbono

Vantagens estruturais: Os tubos de fibra de carbono têm alta resistência e boa tenacidade. Eles são usados para construir a estrutura de galpões de estufa e podem suportar ventos fortes (tufões de até 12 níveis) e neve pesada (carga de neve de até 0,5kN / ㎡). Além disso, eles são 40% mais leves do que as estruturas de liga de alumínio, tornando-os convenientes para transporte e instalação.

Resistência às intempéries: Os materiais compostos de fibra de carbono não reagem com ácidos ou álcalis. Não são propensos à corrosão em ambientes de elevada humidade e salinidade (como as zonas costeiras), e a sua vida útil pode atingir mais de 20 anos, o que é 2 a 3 vezes superior à das estruturas de aço tradicionais.

Caso de aplicação: Algumas estufas modernas nos Países Baixos estão equipadas com estruturas de fibra de carbono e painéis fotovoltaicos transparentes, que não só satisfazem as necessidades de luz das plantas, como também geram eletricidade para autossuficiência, conseguindo uma integração de "plantação + energia".

2. Gaiolas e vedações para aquacultura em fibra de carbono

Aquacultura marinha: A estrutura da gaiola de fibra de carbono é resistente à corrosão por salpicos de água do mar e é 60% mais leve do que a estrutura de aço, tornando-a conveniente para os navios rebocarem e deslocarem-se. Por exemplo, as gaiolas de criação de salmão em alto mar na Noruega são feitas de materiais compostos de fibra de carbono, que podem resistir ao impacto de ondas fortes, reduzir a fixação de organismos marinhos (com uma elevada suavidade da superfície) e diminuir o custo de limpeza.

Aquacultura de água doce: As vedações de fibra de carbono são utilizadas em viveiros de peixes ou de camarões. Podem evitar que o metal enferruje e polua a qualidade da água, e têm uma elevada resistência, que pode resistir ao impacto dos peixes ou aos danos causados por animais selvagens.

3. Componentes de irrigação em fibra de carbono

Tubos de distribuição de água: A parede interna dos tubos compostos de fibra de carbono é lisa e a resistência ao fluxo de água é 20% inferior à dos tubos de PVC, o que pode reduzir o consumo de energia das bombas de irrigação. Além disso, a sua resistência à alta pressão (pressão de trabalho até 1,6MPa) torna-o adequado para irrigação por gotejamento, irrigação por aspersão e outros sistemas, especialmente em áreas montanhosas ou regiões com terreno complexo, o que pode reduzir o risco de rutura da tubagem.

Suporte de bocal: O suporte do bico em fibra de carbono é leve e pode ser instalado em drones ou veículos de irrigação móveis. Pode ajustar de forma flexível o ângulo de pulverização, reduzindo a carga sobre o equipamento.

Iii. Ferramentas e consumíveis agrícolas

Ferramentas agrícolas em fibra de carbono

Ferramentas manuais: enxadas, foices, tesouras de jardim e outras ferramentas em fibra de carbono são mais de 50% mais leves do que as ferramentas de metal. A utilização a longo prazo pode reduzir a intensidade do trabalho dos agricultores. Por exemplo, as tesouras de jardim em fibra de carbono lançadas pelo Japão têm uma lâmina feita de material de carboneto de silício reforçado com fibra de carbono e o seu tempo de retenção do fio é três vezes superior ao das tesouras de aço.

Equipamento de mochila: As estruturas das mochilas em fibra de carbono são utilizadas para pulverizadores de mochila, cortadores de relva, etc. São leves e muito resistentes, o que permite distribuir o peso do equipamento e reduzir o cansaço dos ombros dos agricultores.

2. Ferramentas auxiliares de fibra de carbono para a criação e plantação de mudas

Tabuleiros para plântulas: Os tabuleiros para plântulas em fibra de carbono têm uma excelente condutividade térmica e permeabilidade ao ar, o que pode promover o desenvolvimento das raízes das plântulas. São também resistentes à corrosão por bolor e podem ser reutilizados mais de 50 vezes (os tabuleiros de plástico tradicionais só podem ser reutilizados 10-15 vezes).

Estrutura de suporte de plantas: As hastes de fibra de carbono são utilizadas para suportar plantas trepadeiras, como as uvas e os tomates. São fortes e não são susceptíveis de envelhecer, podendo substituir os postes de bambu ou as armações de metal, reduzindo o custo de substituição anual.

3. Componentes de fibra de carbono para drones agrícolas

A estrutura da fuselagem: O drone agrícola adopta uma fuselagem de fibra de carbono, que é leve (o peso total pode ser controlado dentro de 5 kg) e tem uma forte resistência ao choque, tornando-o adequado para operações de proteção de plantas a baixa altitude. Por exemplo, os braços e o trem de aterragem dos drones agrícolas da série T da DJI são feitos de materiais compostos de fibra de carbono, que aumentam a sua resistência em 15 minutos em comparação com as fuselagens de plástico tradicionais.

Suporte do sistema de pulverização: O suporte de fibra de carbono pode fixar a caixa de pesticidas e o bocal, reduzir a vibração durante o voo e melhorar a precisão da pulverização (erro inferior a 5 cm).