¿QUÉ ES LA FIBRA DE CARBONO Y CÓMO SE OBTIENE?
La fibra de carbono, también llamada filamento de grafito, es un material sintético reforzado, ultraligero y extremadamente resistente inventado a principios de la década de 1960.
Su fabricación requiere un proceso lento, y las materias primas de partida pueden variar. Generalmente, la composición ve una trama de filamentos de carbono mantenidos en su lugar y protegidos por una resina.
APLICACIÓN, VENTAJAS E DESVENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA DE FIBRA DE CARBONO
Gracias a las características mecánicas de la fibra de carbono, como ligereza, resistencia, rigidez y capacidad de flexión, se sitúa como uno de los más innovadores dentro de la gama de materiales compuestos. Su estructura también le permite una gran flexibilidad y adaptabilidad a distintos mercados, sectores y usos.
Entre las ventajas debidas a las cualidades y prestaciones de las planchas de carbono, existen desventajas que afectan principalmente al factor económico. De hecho, la producción y el procesamiento de la fibra de carbono requieren una importante intensidad energética durante un largo periodo de tiempo, lo que conlleva un aumento proporcional del coste final del producto acabado.
LOS PROCESOS APLICADOS POR SVECOM
Con el objetivo de maximizar las prestaciones mecánicas y la ligereza, Svecom P.E. ha creado una unidad de negocio, Svecom Carbon Fiber, que combina la experiencia acumulada durante 50 años en la fabricación de ejes expansibles con las ventajas del uso de la fibra de carbono.
El proceso incluye una nueva instalación de producción que permite fabricar tubos con distintas características mecánicas para la construcción de ejes de rodillos.
Los tubos, según las especificaciones del cliente, pueden fabricarse utilizando dos tecnologías, el bobinado de filamentos y el enrollado.
Bobinado de filamentos
Se trata de un proceso en el que las fibras de carbono impregnadas de resina se enrollan en un mandril (molde), que define las dimensiones finales de la pieza.
Las características mecánicas deseadas del tubo se consiguen mediante la tensión y el ángulo de envoltura de las fibras.
El proceso finaliza con la polimerización (endurecimiento) de la resina en un horno de temperatura controlada y la retirada del mandril o mandriles de bobinado de fibra de carbono.
Ventajas y propiedades
Las ventajas de utilizar esta tecnología son:
- Amplia libertad de orientación de las fibras
- Proceso altamente automatizado y repetible
- Posibilidad de fabricar incluso tubos de gran tamaño
Las propiedades de las fibras de carbono, como alta dureza, alta resistencia a la tracción, bajo peso, alta resistencia química, tolerancia a altas temperaturas y baja dilatación térmica, permiten que este material sea muy útil en la producción de ejes expansibles de chavetas largas en fibra de carbono.
Enrollado
En este proceso, las láminas de fibra de carbono, previamente cortadas y almacenadas a -18°, se impregnan previamente con resina (preimpregnado) y se enrollan en el mandril.
La estratificación (o laminación) de diferentes preimpregnados, con la orientación adecuada, confiere a la pieza final las características mecánicas deseadas.
Antes de la polimerización de la resina en el horno, el bobinado a alta tensión de cintas de plástico especiales garantiza la máxima compactación de la pieza.
Ventajas y propiedades
Las ventajas de utilizar este proceso tecnológico permiten
- Mantener una relación fibra/resina precisa y uniforme
- Obtener la máxima rigidez axial gracias a la posibilidad de disponer las fibras a 0 grados,
- Producir un artefacto preimpregnado con diferentes tipos de fibra,
- Mejorar el acabado superficial gracias a la posibilidad de rectificado.
Para producir este tipo de procesamiento, los átomos de carbono se unen en cristales alineados paralelamente a lo largo del eje de la fibra, que recibe de esta alineación una elevada relación resistencia-volumen que la hace más fuerte para su tamaño.