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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 1 LA FIBRA DE CARBONO Grado en Ingeniería mecánica David Bueno Sáenz Daniel Bravo Murillo

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

1

LA FIBRA DE

CARBONO

Grado en Ingeniería mecánica

David Bueno Sáenz

Daniel Bravo Murillo

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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HISTORIA Y OBTENCION

Las fibras de carbono propiamente dichas, también conocidas como fibras de carbón (FC), son sólidos

que presentan una morfología fibrosa en forma de filamentos, o una trenza de éstos, y con un contenido

mínimo en carbono del 92% en peso.

Se obtienen por carbonización (entre 1200ºC Y 1400ºC) de fibras orgánicas naturales o sintéticas, o

de fibras procedente de precursores orgánicos

En la mayoría de los casos, las fibras de carbono permanecen como carbón no grafítico. Por tanto, el

término de fibras de granito sólo está justificado cuando las fibras de carbono (siempre y cuando sean

gratifizables) han sido sometidas a un tratamiento térmico de gratificación (entre 2000ºC y 3000ºC) lo

que les confiere un orden cristalino tridimensional que puede observarse mediante difracción de rayos X.

Las primera fibras de carbono utilizadas industrialmente se deben a Edison, el cual preparó fibras por

carbonización de filamentos de fibras de bambú (celulosa) y fueron utilizadas en la preparación de

filamentos para lámparas incandescentes.

En 1958. Roger Bacon, investigador de Union Carbide, demuestra la alta resistencia a la tracción de

las fibras de carbono.

Con posterioridad, habría que esperar hasta el año 1960, en el que la empresa “Union Carbide”

desarrolló un procedimiento industrial de obtención de fibras continuas de carbono de alto módulo de

Young a partir de fibras de rayón.

En 1963. El Ministerio de Defensa de Reino Unido patenta un sistema de fabricación de fibra de

carbono.

En 1966 se consiguió obtener fibras de carbono de alto módulo y tensión de ruptura a partir de fibras

de PAN (Poliacritolitrilo). En esta época también se desarrollaron fibras de carbono obtenidas a partir de

breas de carbón y petróleo, y de resinas fenólicas, sin embargo estas fibras de carbono presentan

propiedades mecánicas inferiores y se comercializan como fibras de carbono de uso general.

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

3

En 1981. McLaren presenta el primer coche de Fórmula 1 construido con fibra de carbono - el MP4 /

1

En 1991. Último gran fabricante británico de fibra de carbono, Courtaulds, finaliza la producción.

En la década de los 80 se prepararon fibras de carbono a partir de breas de mesofase de ultra-alto

modulo elástico para su utilización en un número limitado de aplicaciones que requieren fibras de muy

altas prestaciones.

Y en 2007. Boeing presenta el Dreamliner - el primer avión principalmente construido con materiales

compuestos. [16]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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FABRICACIÓN Y CONFORMADO

PREPARACIÓN DE LAS FIBRAS

Aunque existe una gran variedad de fibras de carbono basadas en los distintos precursores, procesos

químicos y tecnológicos, su preparación conlleva las siguientes etapas comunes:

• 1º: Hilado de fibras a partir de una disolución o fundido.

• 2ª Estabilización de las fibras hiladas mediante peroxidación o estabilización térmica, para

evitar que la fibra se funda en el posterior proceso de carbonización.

• 3º Carbonización en atmosfera inerte (entre 1200ºC y 1400ºC)

Con estas etapas se obtienen las denominadas fibras de carbono de uso general (FCUG).

Para obtener fibras de carbono de altas prestaciones (FCAP), fibras de carbono conductoras (FC) es

necesario someter las fibras de carbono a tratamientos térmicos adicionales a temperaturas que pueden

variar entre los 2000C y los 3000ºC. En muchos casos también es necesario someter las fibras a un

tratamiento superficial (generalmente de oxidación que generan grupos superficiales oxigenados en la

superficie de las fibras que aumentan su mojabilidad) para mejorar la adhesión a la matriz. [16]

PREPARACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS A BASE DE FIBRAS

Los procedimientos más utilizados para la preparación de materiales compuestos C/C son el depósito

químico en fase de vapor (CVD) y la impregnación líquida, los cuales se pueden utilizar bien de forma

individual o bien de forma combinada.

Depósito químico en fase de vapor: En este procedimiento, las fibras de carbono se exponen a una

corriente de un hidrocarburo (metano) que a la altas temperaturas del tratamiento se descompone y

deposita en forma de carbón pirolítico sobre la superficie de la fibra.

Impregnación líquida: A la preparación del material conlleva dos etapas consecutivas, la

impregnación de la fibra con un precursor orgánico dando lugar a un preimpregnado (de aquí surgen las

fibras preimpregnadas) y la transformación de este precursor en matriz de carbono mediante la aplicación

de ciclos térmicos controlados en atmósfera inerte (carbonización). Dependiendo de las aplicaciones

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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finales del material este puede someterse a un proceso de gratificación a temperaturas del orden de los

2500ºC. Básicamente las fases para esta preparación serían las siguientes:

• IMPREGNACIÓN DEL REFUERZO

o Resina termoestable catalizada (método frio)

o Resina termoplástica (método caliente)

• CONFORMADO

• ENDURECIMIENTO (CURADO)

En los materiales en los que se requiere una gran densidad y altas propiedades mecánicas, los

materiales compuestos C/C pueden someterse a un proceso de densificación mediante infiltración del

precursor de la matriz o mediante CVD

A continuación vamos a comentar algunas de las aplicaciones básicas de los procesos anteriores sobre

la fabricación de diferentes productos con diferentes técnicas:

Procesos en molde abierto

Conformado por contacto manual: se aplican fibras secas, mantas o tejidos, sobre un molde y

posteriormente se impregna con brochas, espátulas o con pistola. La polimerización se produce a

temperatura ambiente, con estufa en molde abierto o con posterior curado mediante tratamiento térmico

en autoclave con bolsa de vacío. Inyección de resina mezclada con fibras cortas en moldes cerrados. [4],

[15], [16] y [17]

IMÁGENES 1 Y 2: conformado por contacto manual. [4]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

6

Proceso de enrollado de filamentos: Aplicable a estructuras con forma de cuerpo de revolución o

similares. Fue el primer proceso automatizado para producción de elementos en fibra. [4], [15], [16] y

[17]

IMAGEN 3: procedimiento de conformado por enrollado. [4]

Mediante posicionado de fibras y/o proyección: las máquinas empleadas en este proceso son

capaces de controlar independientemente, un gran número de cintas de. Las cintas se depositan sobre un

mandril con giro controlado por la máquina. Además, con el rodillo compactador, podemos depositar las

cintas sobre superficies complejas. [4], [15], [16] y [17]

Las cintas pueden ser de pequeño grosor, comprendido entre 3mm y 6mm.

IMAGEN 4: procedimiento de posicionamiento de fibras. [4]

Las cintas también pueden ser del orden de 200mm:

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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IMAGEN 5: procedimiento de posicionamiento de fibras de gran tamaño. [4]

Procesos en molde cerrado

Conformado en caliente: método empleado para la fabricación de perfiles y de

formas superficiales complejas a partir de laminados realizados sobre superficies planas (orientadoras o

fijadoras de forma) con posterior tratamiento de curado (MUY EMPLEADO). Se utilizan tanto moldes

hembra como macho en función de las características que se desean obtener y de la complejidad de la

pieza. Se suele recurrir a técnicas de aplicación de vacio (para evitar formación de bolsas de aire y

asegurar la distribución de la matriz) con posterior curado mediante tratamiento térmico en autoclave. Se

suele recurrir a menudo a fibras preimpregnadas con matriz polimérica en lugar de añadir la matriz sobre

el molde (aunque este último también se usa). [4], [15], [16] y [17]

IMÁGENES 6 Y 7: procedimiento de conformado en caliente. [4]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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Preformas: en este proceso se emplean tecnologías textiles, a veces combinadas con procesos

manuales. Empleando un sistema de trenzado, asistido con robots, podemos producir formas complejas.

[4], [15], [16] y [17]

IMÁGENES 8 Y 9: procedimiento de conformado mediante preforma. [4]

Pultrusión: Permite producir perfiles de forma continua. Se emplean una serie de cintas, tejidos o

filamentos. Se hace pasar este conjunto de cintas, tejidos o filamentos por una boquilla que tiene la

forma final deseada, en la que se aplica calor para completar la polimerización. [4], [15], [16] y [17]

IMAGEN 10: procedimiento de conformado mediante pultrusión. [4]

Inyección de resina: en este proceso se emplea fibra seca y en un segundo paso se impregna la resina.

En este proceso se puede utilizar moldes cerrados, abiertos y con bolsa de vacío. Consiste en inyectar

la fibra caliente en el molde para que adquiera la forma adecuada. [4], [15], [16] y [17]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

9

IMÁGENES 11, 12 Y 13: Procedimiento para el conformado por inyección de resina.

IMAGEN 14: Autoclaves para el curado de la fibra de carbono empleada en la mayoría de los

procesos de conformado

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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TIPOLOGÍA

La fibra de carbono es un material (no metálico) polimérico generado por síntesis a partir de otros

compuestos que presentan una morfología fibrosa en forma de filamentos, o una trenza por carbonización

(es decir, que está formado por macromoléculas generalmente orgánicas, constituidas a su vez por la

unión de moléculas más pequeñas que se le llaman monómeros, siendo estas unidades monoméricas en su

caso, principalmente, poliéster y viniléster). Además presentan un contenido muy alto de carbono,

mínimo del 92% en peso.

Por su estructura fibrosa o filamentosa posee propiedades ortotrópicas (diferentes propiedades

mecánicas en sus ejes principales ortogonales) lo cual genera la necesidad de utilizarla junto con otros

materiales, para generar otros materiales compuestos con mejores propiedades mecánicas o mas

equilibradas en sus ejes. De ahí que en sus aplicaciones se encuentre principalmente como una fase

ordenada (de gran importancia en volumen) dentro de una matriz de un material compuesto.

Atendiendo a sus propiedades mecánicas pueden clasificarse en:

• Fibras de ultra-alto módulo elástico (UHM). Son aquellas que presentan un módulo de elasticidad

superior a los 500 Gpa (i.e.<50 % del módulo elástico del monocristal de grafito, 1050 Gpa)

• Fibras de alto módulo elástico (HM). Presentan un módulo de elasticidad superior a 300 Gpa, pero

con una relación resistencia a la tracción/módulo de tensión del 1%

• Fibras de alta fuerza elástica (HT). Presentan valores de resistencia a la tensión superiores a 3 Gpa

y con relaciones resistencia a la tracción/módulo de 0.015-20.

• Fibras de módulo elástico intermedio (IM). Presentan valores de módulo del tensión superiores a

300 Gpa y relaciones de resistencia a la tracción/módulo del orden de 0.01.

• Fibras de bajo módulo elástico. Son fibras de carbono de estructura isótropa, con valores bajos del

modulo y resistencia a la tensión. Se comercializan como fibras cortas.

Según los precursores utilizados para la obtención de fibras de carbono se clasifican en:

• Fibras de carbono a partir de rayón

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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• Fibras de carbono a partir de PAN (Poliarilonitrilo), hoy en día éste es el precursor más

imprtante para la fabricación de fibras de carbono y el que se obtienen la mayoría de las fibras

industriales.

• Fibras de carbono a paratir de breas. Las fibras de carbono Activadas, se obtienen mediante

carbonización y activación física o química de distintos precursores (breas, rayón,

poliacetatos, resinas fenólicas, etc..) Se caracterizan por presentar una gran superficie

específica, tamaño de poros muy uniforme y velocidades de adsorción/deserción unas 100

veces superior a la de los carbones activos. Estas fibras también se pueden obtener en forma

de telas o fieltros.

• Fibras de carbono crecidas en fase de vapor (VGCF). Estas fibras se obtienen mediante un

proceso catalítico de depósito químico en fase de vapor. Aunque el tamaño mucho menor que

las anteriores, estas fibras de carbono presentan una gran variedad de tamaños que van desde

unos pocos centímetros hasta las micro y nanofibras.

Las fibras de carbono presentan un amplio rango de estructuras en lo que se refiere a la orientación de

los planos grafíticos tanto en la dirección del eje de la fibra como perpendiculares a éste.

Como materiales compuestos

La fibra de carbono adquiere este nombre de la fase dispersa de un material compuesto no metálico de

tipo polimérico. Está compuesto por una matriz de resina, que contiene como refuerzo (fase dispersa) la

base de fibras de carbono, cuya materia prima es el poliacrilonitrilio actualmente.

Es un material costoso de producir, pero de propiedades mecánicas elevadas y de bajo peso. Al igual

que la fibra de vidrio, es un caso común de metonímia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte,

en este caso el nombre de las fibras que lo refuerzan.

Es un material compuesto que en la mayoría de los casos (aproximadamente un 75%) esta constituido

por polímeros termoestables. El polímero más utilizado es la resina epoxy, de tipo termoestable aunque

otros polímeros, como el poliéster o el viniléster también se usan como base para la fibra de carbono

aunque su empleo está decayendo.

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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Los materiales compuestos carbono/carbono son un tipo particular de materiales en los que se

combinan un refuerzo de carbono (generalmente fibras de carbono) y un matriz también carbonosa

(resinas, polímeros o brea, con las que primero se impregna la fibra y luego se carbonizan para dar lugar a

esta matriz). Este tipo de materiales se caracterizan por ser ligeros y al la vez densos, con altas

prestaciones mecánicas, alta resistencia térmica (en atmósfera oxidadote) y muy inertes ante la mayoría

de agentes químicos. Por el contrario su punto débil es la gran reactividad en atmósfera oxidante cuando

se sobrepasan los 400-500ºC. También son materiales de alto coste aunque los avances tecnológicos y su

uso más generalizado tienden a abaratar sus costes.

Según la orientación de las fibras se pueden clasificar en:

• Unidirecionales: fibras en una única dirección

• Bidireccionales: Entramado de fibras en dos direcciones a 90º (FABRIC)

IMÁGEN 14: Orientación de las fibras

A su vez las de tipo bidireccional se clasifican según el tipo de entramado

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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IMÁGEN 15: Tipos de fibra bidireccionales (fabrics)

La ventajas que nos ofrecen cada una son las siguientes:

UNIDIRECCIONAL BIDIRECCIONAL

Altas fuerzas y rigideces en una única

dirección Fuerza y rigidez en dos direcciones

Bajo peso de las fibras Características de manejo muy buenas

Uso extendido Buena caida

Precio reducido Diversas posibilidades de disposición en el

tejido

Posibilidad de mezclar fibras

Pesos reducidos de entra 20 a 1000 g/m2

Mayor precio que las unidireccionales

TABLA 1: Ventajas de las fibras uni y bidireccionales

El refuerzo (fibra de carbono) es un polímero sintético que requiere un caro y largo proceso de

producción. Este proceso se realiza a alta temperatura (entre 1200ºC y 3000ºC) en atmósfera de hidrógeno

durante semanas o incluso meses dependiendo de la calidad que se desee obtener ya que pueden realizarse

procesos para mejorar algunas de sus características una vez se ha obtenido la fibra.

El uso de materiales termoestables para estos refuerzos dificulta el proceso de creación de la pieza

final, ya que se requiere un complejo utillaje especializado, como el autoclave. Durante la fabricación del

chasis será necesario el empleo de una bomba de vacío y de un horno.

Tipos de materiales para conformar la matriz termoestable, encargados de mantener las propiedades

mecánicas (o mejorarlas según orientación) de la misma, la adhesión de las fibras y de proporcionar

resistencia térmica.

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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Las posibilidades disponibles son las siguientes:

VENTAJAS USO HABITUAL Resinas epoxidicas Excelentes propiedades

mecánicas

Buena resistencia ambiental

Alta dureza

Fácil Procesado

Industria del Automovil

Industria ferroviaria

Industria marina

Resinas Phenólicas Excelente resistencia al fuego

Bajas emisiones de humo

Curado rápido

Procesado económica

Industria aeroespacial

Industria ferroviaria

Industria marina

Resinas Poliamínidas Excelente resistencia a altas temperaturas

Buenas propiedades mecánicas

Buena resistencia a agentes exteriores

Aeromotores

Componentes de alta temperatura

TABLA 2: Ventajas de las matrices disponibles

Fibras pre-impregnadas.

• Reduce el coste de fabricación.

• Reduce el consumo de energía.

• Reduce el número de partes implicadas en el proceso.

• Reduce el control sobre el contenido de la fibra.

• Reducción de peso (ajuste de las cantidades del componente matriz)

• Mejora las propiedades mecánicas:

• Mejora la fatiga y la rigidez.

• Mejor resistencia a la corrosión.

• Larga duración.

• Posibilidad de reparación.

[15], [16], [17], [18], [19], [20] y [22]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

15

PROPIEDADES

Las propiedades principales de este material compuesto se comentan a continuación

Propiedades físicas:

• Baja densidad (por lo cual ligereza), en comparación, con otros elementos como por ejemplo

el acero. (1.750 kg/m3.)

• Es conductor eléctrico y de baja conductividad térmica.

• Punto de fusión: 3800 (g) 3823 K.

• Gran capacidad de aislamiento.

• Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma (solo si se utiliza matriz

termoestable).

• Resistencia a ambientes alcalinos y externos susceptibles de corrosion.

• Inercia química y buenas propiedades ignífugas.

• Brillo superficial (según los procesos de fabricación)

• Versátil; puede usarse para envolver formas complejas.

• De sección delgada, pueden ser fácilmente cruzadas y traslapadas

• Fácil de pintar o recubrir con otros productos para mejorar o modificar su apariencia.

• Elevado precio de producción.

• Facilidad de adaptar y modificar diseños.

Propiedades mecánicas:

• Elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.

• Alta rigidez (valores específicos del orden d 2-6 veces los del acero).

• Resistentes a fatiga.

• Buena resistencia al impacto.

A continuación y a modo de ejemplo se exponen algunas propiedades de las fibras en función de la

tipología comentada en el apartado anterior

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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TABLA 3: Propiedades mecánicas de algunas fibras según el entramado

TABLA 4: Propiedades térmicas de algunas fibras según el entramado

[15], [16] [17] y [19]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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Propiedades al fallo

Los materiales compuestos no son homogéneos, son anisótropos y quebradizos. Esto determina los

diferentes modos de falla del material, algunos relacionados con la falla de los constituyentes y otros

relacionados con la falla de la interfase.

Modos de falla en las fibras

Pueden ser considerados dos modos de falla diferentes:

• Relacionado con una carga a tracción.

• Relacionado con una carga a compresión.

Una característica de la fibra es que no suele mostrar deformación plástica, estando su falla

relacionada con un fenómeno de redistribución de esfuerzos a las fibras vecinas. Esta redistribución puede

causar una nueva ruptura de la fibra.

En el caso de una carga a compresión, el micro pandeo progresivo de las fibras tiene lugar hasta que

las fibras se rompen.

Modos de falla en la Matriz

La microfisuración es el principal modo de falla. Esto equivale a gritas de la matriz paralelas a la

dirección de la fibra sobre el espesor completo de la lámina y especialmente para aquellas láminas en las

que el refuerzo no está en la misma dirección de la carga aplicada. Estas grietas aparecerían debido a los

esfuerzos en ambos sentidos, tracción o compresión, y esfuerzo cortante.

Por la presencia de estas grietas una lámina pierde sus propiedades mecánicas en la dirección

transversal.

Modos de falla en la Interfase fibra-matriz

El modo de falla común considerado es el llamado debonding. Esto equivale a una pérdida de adhesión y

un deslizamiento relativo entre la fibra y la matriz debido a las diferencias en los esfuerzos cortantes de

deformación en la interfase fibra-matriz. Esto produce una pérdida de adhesión y un deslizamiento con

una gran pérdida de energía de fricción. Si las propiedades en la interfase entre la fibra y la matriz se

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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pierden, la transmisión de carga desde la matriz a las fibras no se efectúa correctamente con una pérdida

de características del composite.

Modos de falla Interfase lámina-lámina

El modo de falla que puede aparecer es la deslaminación. Esto equivale a una pérdida de adhesión

entre las láminas, por lo tanto una pérdida de la correcta distribución de cargas entre ellas.

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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APLICACIONES

La fibra de carbono tiene muchas aplicaciones, pero su uso fundamental recae en todas aquellas

aplicaciones en las que se requiera o bien de una elevada ligereza del producto o de una equilibrada

combinación resistencia-peso (además del aprovechamiento del resto de propiedades comentadas con

anterioridad)

Las principales aplicaciones en las que las podemos encontrar, son las siguientes:

• Industria aeronáutica: en fuselajes y alas principalmente.

IMAGEN 14: Alabes en fibra de carbono

IMAGEN 15: Hélice en fibra de carbono

• Industria automovilística: En carenados, monocascos (chasis), volantes, llantas, cascos y sobre

todo en aplicaciones relacionadas con la competición automovilística.

IMAGEN 16: Fabricación de un chasis de F1 con fibra de carbono en molde hembra

IMAGEN 17: Chasis de fibra de carbono del Audi R18 de las 24 horas de Lemans

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

20

• Industria naval: En mástiles y cascos.

IMAGEN 18: Lancha de alto rendimiento en fibra de carbono.

• Industria del deporte: chasis de bicicletas, raquetas, esquís, cascos, cañas de pescar etc…

IMAGEN 19: Chasis de bicicleta en fibra de carbono.

• En la construcción, como:

o Refuerzo estructural de túneles con fibra de carbono.

o Incremento de capacidad de cargas vivas en edificios y puentes, etc.

o Refuerzo sísmico de elementos estructurales tales como columnas.

o Muros no reforzados de albañilería.

o En la actualidad se está viendo muy incrementada su aplicación en la reparación de

elementos estructurales dañados, como por ejemplo en grietas de edificaciones, debido a

sus propiedades mecánicas.

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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IMAGEN 20: Estructura tubular en fibra de carbono.

• Industria musical: guitarras y bajos principalmente.

IMAGEN 21: Guitarra en fibra de carbono.

• Industria armamentística: Estructuras de soporte, cascos, bastidores…

IMAGEN 22: Elementos armamentísticos en fibra de carbono.

• Industria de las telecomunicaciones: Ordenadores portátiles, teléfonos, trípodes.

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

22

IMAGEN 23: Carcasas y protecciones para móviles en fibra de carbono.

Por otro lado, su apariencia brillante y su entramado tipo tablero de ajedrez lo hacen agradable a la

vista, de manera que dicha cualidad (estética) resulta ser un valor añadido al producto que se fabrique de

este material. Incluso hay fabricantes que pintan o decoran piezas simulando este efecto en piezas

realizadas en otros materiales como el acero o el aluminio.

[19], [20] y [21]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

23

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

La fabricación de la fibra de carbono implica un gasto energético elevado, lo cual supone que si

evaluamos el ciclo de emisiones contaminantes asociados (como el ciclo de CO2) resulta generar unos

niveles altos de contaminación, con lo que su reciclado o reutilización (mas difícil que la de los metales)

es muy importante y de gran utilidad.

Además este reciclaje tiene tanto beneficios ambientales como comerciales. Para hacernos una idea

de la magnitud de este problema y de su importancia económica y ambiental vamos a exponer algunos

datos importantes sobre su producción y desuso. Por ejemplo los niveles estimados de residuos en USA y

Europa datan de 3.000 toneladas por año. Hasta 2030 se espera que se desmantelen entre 6.000 y 8.000

aviones comerciales, y la producción de fibra de carbono virgen se elevará a 100 000 toneladas

anualmente en 2018.

Ninguno de los procesos actuales de eliminación de CFRP (vertederos e incineración) es óptimo, y

las regulaciones ambientales pueden llevar a la prohibición de ambos procesos.

El potencial de reciclado de este producto, por todo ello, es interesante y por ello compañías grandes y

pequeñas buscan reutilizar este "oro" mediante procesos compatibles con el medio ambiente. Sin

embargo, el desarrollo de una industria de reciclado de CFRP está en su infancia, y los procesos

diseñados hasta ahora son costosos y complicados principalmente por tratarse de materiales de ingeniería

de alto rendimiento. Además muchas técnicas de reciclaje actual debilitan las fibras, lo que reduce su

utilidad.

.

Los procesos que actualmente se están desarrollando son los siguientes:

• Adherent Technologies Inc. (ATI): de Alburquerque, Nuevo México (USA), que lleva

trabajando con reciclaje de fibra de carbono desde 1995. ATI desarrolló la tecnología de

conversión catalítica centrada en el proceso de reciclado de fibra de carbono basada en lotes

combinando tres diferentes procesos estudiados en la década anterior, cada uno con ventajas y

limitaciones específicas.

o La pirólisis en vacío, es otro de los procesos a desarrollar. Se trata de un proceso seco

operado a unos 500 ºC, que recupera resinas como un líquido comercializable y es

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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escalable a capacidades multi-toneladas. A esa temperatura, sin embargo, el producto de

fibra puede retener residuos de oxidación o carbonización.

o Líquido a baja temperatura: Se opera a 150 ºC, funciona a menos de 150 psi en equipos

standard, y produce fibra lista para el mercado, pero no es particularmente tolerante a

trocitos de contaminantes (tales como metales, trocitos de alambre, pintura, sellantes, etc).

• Pirólisis de microondas:La pirólisis de microondas es otra forma de reciclar CFRP está bajo

desarrollo por compañías y universidades en USA, UK y Alemania. Generalmente la energía de

microondas absorbida por las propiedades conductivas de la fibra de carbono calienta la resina de

la matriz internamente. Esto puede originar una descomposición de la resina más rápida y

recuperación de fibra sin formación de carbonización, acortando el tiempo de procesamiento total,

y requiriendo equipos de escala más pequeña.

• Primera línea de reciclaje CFRP comercial: La primera línea de reciclaje por pirólisis en

continuo ha sido puesta en operación por Recycled Carbon Fibre Ltd (RCF) en West Midlands,

UK.

[18]

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

25

FABRICANES O DISTRIBUIDORES DE FIBRA DE CARBONO (A NIVEL NACIONAL)

Puesto que en las comunidades del norte de España son muy pocos los fabricantes que se dedican a

los materiales compuestos de fibras de carbono o bien a la fabricación de las mismas, hemos optado por

reflejar los fabricantes mas importantes a nivel nacional.

CENTROS DE INVESTIGACIÓN CON FIBRAS Y MATERIALES COMPUESTOS • Centro tecnológico dedicado a la aeronáutica.

C/ Juan de la Cierva

101510 Miñano, Álava (Spain)

Telf.: 945 29 69 24 - Fax: 945 29 69 23

[1], [2] y[3]

• Centro tecnológico dedicado a la aeronáutica.

Parque Tecnológico de Bizkaia, Edif. 303

48170 Zamudio. Bizkaia

Tlf: 944317021 - Fax: 944317020

[1], [2] y [3]

FABRICANTES DE FIBRAS DE CARBONO Y PRODUCTOS EN FIBRAS

Hexcel

Fibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristas

Bruselas, 10-16 , 28983 , parla (madrid)

FABRICANTES DE PRODUCTOS DE AUTOMOCION, MOTORSPORT, AEROESPACIAL Y

DEPORTE EN FIBRA DE CARBONO Magma composites

Technopark- Complejo Motroland

Ctra. te-v-7000 km 1

44600 Alcañiz (Spain)

TEL 978877816

Puzzle carbono

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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Camarena, 105 , 28047 , Madrid

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] http://www.ctaero.com/centros.html

[2] http://www.cincodias.com/articulo/empresas/euskadi-contara-nuevo-centro-tecnologico-dedicado-

aeronautica/20100113cdscdiemp_14/

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Ciencia de los materiales Fibra de Carbono

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[3] http://www.actimat.es/cas/socios_cta.aspx

[4] http://es.scribd.com/doc/6113530/Nuevos-procesos-de-produccion-de-estructuras-de-fibra-de-

carbonio

[5] http://es.scribd.com/doc/49743078/fibras-de-carbon

[6] http://www.quiminet.com/articulos/enterese-de-todo-sobre-la-fibra-de-carbon-37060.htm

[7] http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.es/2011/11/fibra-de-carbono.html

[8] http://www.buenastareas.com/ensayos/Fibra-De-Carbono-y-Fibra-De/382424.html

[9] http://www.plasmatreat.es/glosario/f.html

[10] http://www.metalactual.com/revista/11/materialescarbono.pdf

[11] http://www.mondragon.edu/cnm08/Abstract/47.pdf

[12] http://todoproductividad.blogspot.com.es/2010/05/la-nueva-industria-del-reciclado-de.html

[13] http://todoproductividad.blogspot.com.es/2010/05/la-nueva-industria-del-reciclado-de.html

[14] 2esonatu.wikispaces.com/file/view/Fibra+de+carbono.pptx

[15] http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_carbono

[16] Proyecto: Diseño de una llanta monotuerca en fibra de carbono y aluminio para un vehiculo de

competición tipo SAE (David Bueno Saenz). Universidad Politécnica de Madrid

[17] Master en ingeniería de automoción de la Universidad Politécnica de Madrid

[18] http://todoproductividad.blogspot.com.es/2010/05/la-nueva-industria-del-reciclado-de.html

[19] http://www.maquinariapro.com/materiales/fibra-de-carbono.html

[20] Revista: RACE CAR ENGINEERING

[21] http://www.metalactual.com/revista/11/materialescarbono.pdf

[22] www.v-espino.com/~tecnologia/tecnoI/.../Fibra%20de%20Carbono.p...