Resistencia de la fibra de carbono
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Las posibilidades de fabricación de la fibra de carbono son infinitas. Es ligera, fuerte y fácil de manipular en casi cualquier forma. La versatilidad de la fibra de carbono puede atribuirse tanto a la forma en que se fabrica como a su composición. Analicemos cómo se fabrica exactamente la fibra de carbono antes de utilizarla para crear su próximo proyecto.
El componente fundamental de la fibra de carbono es (lo ha adivinado) el carbono, combinado con polímeros orgánicos. La fibra de carbono es relativamente nueva en la industria manufacturera, y sólo hay un puñado de empresas especializadas en la fabricación de este material. Cada fabricante varía ligeramente sus fórmulas y guarda su combinación específica como un secreto comercial.
Sin embargo, en el sector se entiende que la fibra de carbono se fabrica generalmente con poliacrilonitrilo (PAN), rayón o brea de petróleo. Todos estos materiales son polímeros orgánicos, es decir, largas cadenas de moléculas unidas por átomos de carbono. Los materiales específicos utilizados para fabricar las fibras de carbono influyen en la calidad y el grado del material y pueden crear ciertos efectos.
Compuesto de fibra de carbono
La instalación producirá hasta 25 toneladas de fibra de carbono al año, lo suficiente para satisfacer las necesidades de I+D y permitir la fabricación a gran escala de productos de fibra de carbono. En la foto se ve la primera etapa del proceso de producción de fibra de carbono, en la que el material precursor enrollado se introduce en la línea de conversión. El material precursor puede ser hilado en rollos o soplado en forma de estera antes de ser transportado a través de los pasos de estabilización, carbonización y tratamiento de la superficie del proceso. | Fotografía por cortesía del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
En la imagen, el material precursor pasa por uno de los cuatro hornos de oxidación. A medida que el material se oxida, pasa de blanco a negro. El material se vuelve resistente a las llamas y es capaz de soportar temperaturas más altas que se encontrarán en los hornos de carbonización posteriores. | Fotografía por cortesía del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
En la imagen, en primer plano, la fibra blanca precursora (poliacrilonitrilo, o PAN) se introduce en el primer horno de oxidación. La fibra negra que está detrás ha pasado por las zonas de oxidación uno y dos y está pasando por la zona 3. Durante el proceso de oxidación, la fibra precursora de PAN pasa gradualmente de blanco a amarillo, castaño, marrón y luego negro. Una vez oxidada por completo, la fibra está lista para pasar por los hornos de mayor temperatura, que convierten la fibra de PAN oxidada en fibra de carbono. | Fotografía por cortesía del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
Usos y propiedades de la fibra de carbono
La instalación producirá hasta 25 toneladas de fibra de carbono al año, lo suficiente para satisfacer las necesidades de I+D y permitir la fabricación a gran escala de productos de fibra de carbono. En la foto se ve la primera etapa del proceso de producción de fibra de carbono, en la que el material precursor enrollado se introduce en la línea de conversión. El material precursor puede ser hilado en rollos o soplado en forma de estera antes de ser transportado a través de los pasos de estabilización, carbonización y tratamiento de la superficie del proceso. | Fotografía por cortesía del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
En la imagen, el material precursor pasa por uno de los cuatro hornos de oxidación. A medida que el material se oxida, pasa de blanco a negro. El material se vuelve resistente a las llamas y es capaz de soportar temperaturas más altas que se encontrarán en los hornos de carbonización posteriores. | Fotografía por cortesía del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
En la imagen, en primer plano, la fibra blanca precursora (poliacrilonitrilo, o PAN) se introduce en el primer horno de oxidación. La fibra negra que está detrás ha pasado por las zonas de oxidación uno y dos y está pasando por la zona 3. Durante el proceso de oxidación, la fibra precursora de PAN pasa gradualmente de blanco a amarillo, castaño, marrón y luego negro. Una vez oxidada por completo, la fibra está lista para pasar por los hornos de mayor temperatura, que convierten la fibra de PAN oxidada en fibra de carbono. | Fotografía por cortesía del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
Fibra de carbono frente a acero
En esta guía, conozca los fundamentos de la fabricación de piezas de fibra de carbono, incluidos los diferentes métodos y cómo puede utilizar la impresión 3D para reducir los costes y ahorrar tiempo.Libro blancoFabricación de piezas de fibra de carbono con moldes impresos en 3DDescargue este libro blanco para conocer las directrices de diseño de moldes de materiales compuestos y las guías paso a paso de los métodos de preimpregnado y laminado manual para crear piezas de fibra de carbono.Descargue el libro blancoMateriales compuestos 101Un material compuesto es una combinación de dos o más componentes con características diferentes a las de los componentes individuales por sí mismos. Normalmente se mejoran las propiedades de ingeniería, como el aumento de la resistencia, la eficiencia o la durabilidad. Los materiales compuestos están formados por un refuerzo -fibra o partícula- unido a una matriz (polímero, metal o cerámica).
Los polímeros reforzados con fibra (FRP) dominan el mercado y han impulsado el crecimiento de nuevas aplicaciones en diversas industrias. Entre ellos, la fibra de carbono es un compuesto muy utilizado, sobre todo en aviones, coches de carreras y bicicletas, ya que es más de tres veces más fuerte y rígido que el aluminio, pero un 40% más ligero. Está formado por fibra de carbono reforzada unida a una resina epoxi.