¿Qué es la fibra de carbono forjada? La guía definitiva para materiales compuestos forjados

Bienvenido a la guía definitiva sobre carbono forjado, también conocido como fibra de carbono forjado, también conocido como compuestos forjados. Profundizaremos en todo, desde qué es, en qué se diferencia de la fibra de carbono estándar, cuánto cuesta, cómo se fabrica y algo más.

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¿Por qué debería confiar en lo que decimos? Carbon Fiber Gear se ha especializado en fibra de carbono desde 2007. Vivimos estas cosas. La mayoría de las personas nuevas en la fibra de carbono tienden a pensar en cosas como piezas de automóviles o bicicletas. Hacemos productos de estilo de vida como carteras de fibra de carbono, fundas de iPhone de fibra de carbono, anillos de fibra de carbono e incluso tenemos una colección de productos de fibra de carbono forjada. Si tiene afinidad por el material de fibra de carbono y le encanta la idea de incorporarlo a su estilo de vida, ha venido al lugar correcto.

Una vez que haya terminado de leer esto, será un experto en fibra de carbono forjada. Use nuestra tabla de contenido para aprender sobre una parte específica que desea saber, desplácese y compruébelo todo.

En este artículo:

1. La fibra de carbono que ya conoce
2. ¿Qué es el carbono forjado, también conocido como compuesto forjado?
3. ¿Cómo se fabrica la fibra de carbono forjada?
4. ¿Cuándo tiene sentido utilizar carbono forjado?
5. ¿La fibra de carbono forjada es cara?
6. ¿Es mejor la fibra de carbono forjada?
7. Cómo comenzaron los compuestos forjados
8. Demanda de carbono forjado

1. La fibra de carbono que ya conoce

La fibra de carbono que la mayoría de nosotros estamos acostumbrados a ver en el patrón que amamos comienza con una tela tejida seca llamada sarga 2x2 o tejido diagonal. A partir de ahí, se coloca en un molde, se infunde con resina y se cura para convertirse en una pieza rígida de fibra de carbono. Todo dicho y hecho; una parte sale luciendo algo como esto:

En la imagen:reloj de fibra de carbono hecho con bits de un coche de Fórmula 1 real. Tejido de fibra de carbono de sarga.

Otra fibra de carbono tejida común es una 1x1, también conocida como tejido liso.

En la imagen:bolígrafo Gear Stealth 2.0 de fibra de carbono con fibra de carbono de tejido liso.

Estas son algunas de las formas más comunes en que la fibra de carbono se teje y se ve en sus partes finales. Probablemente sea lo que ya ha visto en cosas, desde cuadros de bicicletas hasta paneles de instrumentos OEM de un Tesla.

Lea más sobre los patrones de tejido de fibra de carbono aquí:Fibra de carbono como nunca antes la había visto.

2. ¿Qué es el carbono forjado, también conocido como compuesto forjado?

Fibra de carbono forjada frente a fibra de carbono, aquí vamos.

La principal diferencia entre las fibras de carbono tejidas regulares y la fibra de carbono forjada (también conocida como compuesto forjado) es que está hecha de una pasta o de pequeñas fibras de carbono cortadas. No hay un patrón distinto ya que las fibras están orientadas completamente al azar, por lo que cada producto de carbono forjado terminado será único en sí mismo.

El producto terminado tiene una estética totalmente diferente a su contraparte tejida, que se parece más a una fibra de carbono jaspeada que a una tela tejida:

3. ¿Cómo se fabrica la fibra de carbono forjada?

Entonces, ¿cómo llegamos a un producto final tan drásticamente diferente? Con carbono forjado / compuesto forjado, las fibras de carbono cortadas normalmente se colocan en un molde de compresión. La resina se infunde en el interior y luego todo se comprime en el molde con mucha presión (consígalo, molde de compresión 😛):

En la imagen:prensas hidráulicas Langzauner, que producen piezas SMC de fibra de carbono. Fuente:Composites World.

Este proceso es similar a la forja de metales, de ahí el nombre de Carbón Forjado. Técnicamente, el método de moldeo por compresión es la única forma auténtica de llamar a algo forjado. Hay algunas otras formas de obtener el aspecto de carbono forjado sin necesidad de un molde de compresión que vale la pena discutir.

FIBRA DE CARBONO FORJADA PRE-PREG

Si no está familiarizado con el preimpregnado, es un concepto bastante simple. Por lo general, cuando se hace una pieza de fibra de carbono, se toma una tela seca, se la coloca en un molde y luego se infunde (es decir, se impregna) el material con una resina epoxi. Hay un proceso completo en torno a asegurarse de que está utilizando la mejor proporción de resina a tela (¿tal vez un tema para una publicación diferente?). Por otro lado, el pre-impregnado está “preimpregnado” con la resina epoxi (en una proporción perfecta) cuando se obtiene el material. El preimpregnado es excelente, pero es caro, requiere almacenamiento en frío y, finalmente, caduca si no se usa.

Volviendo al preimpregnado de fibra cortada, esto básicamente le llegaría en una hoja que podría superponer sobre un producto existente o usar en la capa exterior de su molde para obtener el aspecto de Carbón Forjado sin usar un molde de compresión.

TEJIDO SECO DE CARBONO FORJADO

Un material único que encontramos fue un tejido de carbono forjado seco en particular fabricado por Ulticarbon. Este material fusiona una capa de fibras cortadas con un fino respaldo de fibra de carbono no tejida.

Esto mantiene todas las fibras cortadas juntas delicadamente, a las que luego se les puede aplicar resina epoxi para completar su proyecto. Esta es una excelente alternativa al preimpregnado, ya que no contiene resina y, por lo tanto, no requiere almacenamiento en frío ni tiene fecha de vencimiento. Sigue siendo un material caro y deberá poder aplicar su resina al material para crear su pieza terminada.

A continuación, se muestra un ejemplo de cómo se hizo una pieza con este material:

FIBRAS PICADAS COLOCADAS A MANO

La alternativa menos costosa es comprar fibras cortadas, que normalmente se venden por libra y en diferentes longitudes. Luego, puede colocar estas fibras en un molde a mano o superponerlas sobre un producto existente cuando solo busca la estética.

En la imagen:fibras de carbono cortadas.
Fuente:ACP Composites

Incluso puede tomar una tela tejida y cortarla usted mismo como lo hicieron en este video:

4. ¿Cuándo tiene sentido utilizar carbono forjado?

Aparte de tratar de conseguir el aspecto de carbono forjado, ¿por qué lo usarías sobre una tela tejida?

Gran pregunta. ¡Me alegro de que lo hayas preguntado! Hay 2 razones clave por las que elegiría un carbono forjado:forma y velocidad.

Con una tela tejida, existen algunas limitaciones en las formas que puede hacer. Cosas como una esquina de 90 grados son imposibles de hacer con una tela tejida porque simplemente no puedes estrujar el material en la esquina perfectamente.

Puede llevar mucho tiempo colocar una tela tejida, con mucho margen de error. El carbono forjado se puede fabricar en cualquier forma (el molde es su límite) y puede bombear piezas muy rápido. Además, puede hacer una pieza sólida tridimensional que se pueda mecanizar aún más.

5. ¿La fibra de carbono forjada es cara?

Cuando habla sobre el uso de carbono forjado en un entorno de producción para hacer un gran volumen de piezas, debe seguir la ruta de moldeo por compresión mencionada anteriormente.

Una de las desventajas es que el costo inicial de hacer un molde de compresión (y mucho menos la capacidad de hacerlo en primer lugar) es muchas veces más caro que los moldes estándar, que ya no son baratos. Esta es una de las razones por las que solo tiene sentido considerar el carbono forjado cuando está bombeando toneladas y toneladas de piezas, para que pueda ayudar a distribuir los costos iniciales en cada pieza.

Pongamos algunos números detrás de esto para que pueda tener una comprensión precisa de lo que debe pensar. Digamos que cuesta $ 25,000 hacer su molde de compresión inicial. Entonces, le cuesta $ 100 hacer cada pieza. Si construye solo una parte de ese molde, esa parte le costará un total de $ 25,100. Si puede hacer 10,000 piezas con él, su costo por pieza se convierte en $ 102,50. El costo inicial del molde agregó solo $ 2.50 (2.5%) por pieza a ese volumen.

6. ¿Es mejor la fibra de carbono forjada?

Vale la pena señalar que los aficionados a la fibra de carbono señalarían que se puede hacer una pieza más resistente con tela tejida estándar. La tela tejida puede ser más fuerte y más duradera debido al control de su resistencia a la tracción, la (s) dirección (es) en que se alinea la tela. Tienes un control completo de la fuerza, mientras que las fibras cortadas son cortas y no están alineadas en una dirección en particular.

Cada método tiene sus pros y sus contras, y realmente depende de la aplicación y del producto final qué método tiene más sentido. Los principales factores y requisitos en los que pensar son (sin ningún orden en particular):

• Estética
• Fuerza
• Volumen de la pieza
• Forma
• Costo
• Tiempo

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7. Cómo empezaron los compuestos forjados

Mientras estaba en un proyecto para Boeing, el Dr. Paolo Feraboli inventó la tecnología para lo que Lamborghini denominaría Forged Composites. En 2008, el Dr. Feraboli lo desarrolló aún más con Callaway y Lamborghini al mismo tiempo.

Este desarrollo inicial conduce a dos lanzamientos de productos principales. De Callaway llegó el controlador Diablo Octane:

Al mismo tiempo, Lamborghini desarrolló un concept car que quizás recuerdes, llamado Sesto Elemento:

Esta fue la oportunidad de Lamborghini para mostrar cómo se pueden usar los compuestos forjados en un vehículo, y Sesto Elemento fue un tributo a eso. Todo el chasis monocasco, los brazos de suspensión y toneladas de otras partes y piezas fueron hechos de compuestos forjados.

Desde el lanzamiento del concepto, Lamborghini ha estado usando el material en cada vez más de sus vehículos convencionales, como en el Huracán Performante:

¿Como esos? Te encantarán estos:

• Street Legal Pagani Zonda Revolucion
• Porsche Taycan con kit aerodinámico de fibra de carbono
• Ford GT500 con accesorios de fibra de carbono

8. Demanda de carbono forjado

El lanzamiento altamente publicitado de Lamborghini del material realmente ayudó a impulsarlo a la corriente principal y popularizó el carbono forjado como una alternativa a las telas tejidas tradicionales. Incluso en nuestra propia base de clientes con productos de estilo de vida, hemos visto una demanda cada vez mayor de productos.