Plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP)

CFRP

Los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) se han utilizado durante mucho tiempo en coches de carreras de alto rendimiento. Sin embargo, tanto el costo como el tiempo de fabricación de los componentes han hecho que el CFRP sea prohibitivo para las aplicaciones de consumo. Pero eso está cambiando.

Fuerte y ligero

Las piezas fabricadas con plásticos reforzados con carbono pueden absorber doce veces más energía que el acero, lo que mejora la seguridad. El CFRP es cincuenta veces más liviano que el acero y treinta veces más liviano que el aluminio, lo que hace que un automóvil construido con él sea significativamente más eficiente en combustible. Por tanto, se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero. BMW confía en el "habitáculo del pasajero" para sus coches i8 e i3 para cerrar la brecha entre los coches de carreras de Fórmula 1 y el uso de vehículos de consumo de alta gama.

50 millas por galón para 2025

Los estándares establecidos por la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico y Carreteras junto con la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Requieren que para 2025 los automóviles alcancen más de 50 millas por galón.

Tiempos de ciclo rápidos

Se necesitan tiempos de ciclo rápidos y una resistencia predecible para que un CFRP sea adecuado para un componente automotriz. Estas partes incluyen no solo partes tales como paneles, protectores de parachoques y tableros de instrumentos, sino también partes debajo del capó. Y hoy en día se puede fabricar un tablero de instrumentos tan rápido como se puede fabricar una jarra de leche.

Fibra de vidrio picada rellena de resina

Desde la década de 1950, la industria del automóvil ha utilizado fibra de vidrio picada rellena de resina para fortalecer las piezas de plástico de los automóviles. Actualmente, utilizando fibra de vidrio y software CAD es posible construir cárteres de aceite debajo de la carrocería rellenos de vidrio que cumplen con los estrictos estándares de un camión SUV. Y esto con la velocidad necesaria para cumplir con los requisitos económicos. Pero hay una nueva revolución en la resina rellena de fibra. Se trata de fibra de carbono rellena de plásticos moldeables por inyección. Es mucho más resistente que la resina rellena de vidrio y pesa mucho menos.

Propiedades del plástico reforzado con fibra de carbono

• CFRP es conductor. Esto podría ser una ventaja o una desventaja. Por ejemplo, la industria de servicios públicos requiere que muchos productos se fabriquen con fibras de vidrio, ya que el vidrio es un aislante. Las escaleras están hechas con fibra de vidrio.
• CFRP pesa menos que la fibra de vidrio.
• Y aunque el CFRP pesa menos, es más resistente y rígido que los compuestos de fibra de vidrio. En comparación con los metales, una parte de CFRP de igual resistencia que el acero pesará 1/5 de ese metal. Y una pieza de aluminio pesará 1,5 veces más que una pieza CFRP comparable con la misma resistencia.
• Costo:el CFRP es actualmente muy caro.

Usos de plásticos reforzados con fibra de carbono

• Automotriz:En 2019, GM introdujo una caja fuerte de fibra de carbono para camioneta en su camioneta Sierra Denali. Las partes debajo del capó también están hechas de CFRP.
• Artículos deportivos:debido a su ligereza y resistencia, se utiliza para fabricar palos de golf, esquís, tablas de nieve, raquetas, cañas de pescar, palos de hockey, bates, cascos y bicicletas, así como muchos otros usos en artículos deportivos.
• Palas de turbina eólica:La fuerza y ​​rigidez de CFRP permite palas de turbina eólica más delgadas que son más largas, ligeras y resistentes. Las palas resultantes son más eficientes aerodinámicamente. Por lo tanto, las palas hechas de CFRP proporcionan un menor costo de energía.
• Aeroespacial:El Airbus A350 XWB tiene un 52% de CFRP, incluidos los largueros de las alas y los componentes del fuselaje, mientras que el Boeing 787 Dreamliner tiene una relación de peso del 50% de CFRP. El Airbus A380 tiene una caja de ala central hecha de CFRP que le permite tener una sección transversal de ala suavemente contorneada. Esta sección transversal de flujo continuo permite una eficiencia aerodinámica mejorada. Spaceship One incluso se fabricó con componentes CFRP.
• Médico:CFRP es radiotransparente, lo que significa que es transparente a los rayos X y se muestra en negro en las imágenes de rayos X. Se utiliza en estructuras de imagenología que también dan soporte a las extremidades.
• Militar:el ejército usa CFRP para plataformas y estructuras para sistemas de cohetes y lanzadores. Se utiliza para fabricar componentes para transportes militares e infraestructura militar, como un hospital de campaña. Este material también se utiliza en cascos protectores y otros equipos personales para reducir el peso sin sacrificar la resistencia. Incluso los aviones y misiles tienen componentes CFRP en su construcción.