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Fibra de carbono

  1. 1. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono LA FIBRA DE CARBONO Grado en Ingeniería mecánica David Bueno Sáenz Daniel Bravo Murillo 1
  2. 2. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono HISTORIA Y OBTENCION Las fibras de carbono propiamente dichas, también conocidas como fibras de carbón (FC), son sólidosque presentan una morfología fibrosa en forma de filamentos, o una trenza de éstos, y con un contenidomínimo en carbono del 92% en peso. Se obtienen por carbonización (entre 1200ºC Y 1400ºC) de fibras orgánicas naturales o sintéticas, ode fibras procedente de precursores orgánicos En la mayoría de los casos, las fibras de carbono permanecen como carbón no grafítico. Por tanto, eltérmino de fibras de granito sólo está justificado cuando las fibras de carbono (siempre y cuando seangratifizables) han sido sometidas a un tratamiento térmico de gratificación (entre 2000ºC y 3000ºC) loque 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 porcarbonización de filamentos de fibras de bambú (celulosa) y fueron utilizadas en la preparación defilamentos para lámparas incandescentes. En 1958. Roger Bacon, investigador de Union Carbide, demuestra la alta resistencia a la tracción delas 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 deYoung a partir de fibras de rayón. En 1963. El Ministerio de Defensa de Reino Unido patenta un sistema de fabricación de fibra decarbono. En 1966 se consiguió obtener fibras de carbono de alto módulo y tensión de ruptura a partir de fibrasde PAN (Poliacritolitrilo). En esta época también se desarrollaron fibras de carbono obtenidas a partir debreas de carbón y petróleo, y de resinas fenólicas, sin embargo estas fibras de carbono presentanpropiedades mecánicas inferiores y se comercializan como fibras de carbono de uso general. 2
  3. 3. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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-altomodulo elástico para su utilización en un número limitado de aplicaciones que requieren fibras de muyaltas prestaciones. Y en 2007. Boeing presenta el Dreamliner - el primer avión principalmente construido con materialescompuestos. [16] 3
  4. 4. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono FABRICACIÓN Y CONFORMADO PREPARACIÓN DE LAS FIBRAS Aunque existe una gran variedad de fibras de carbono basadas en los distintos precursores, procesosquímicos 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) esnecesario someter las fibras de carbono a tratamientos térmicos adicionales a temperaturas que puedenvariar entre los 2000C y los 3000ºC. En muchos casos también es necesario someter las fibras a untratamiento superficial (generalmente de oxidación que generan grupos superficiales oxigenados en lasuperficie 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 depósitoquímico en fase de vapor (CVD) y la impregnación líquida, los cuales se pueden utilizar bien de formaindividual o bien de forma combinada. Depósito químico en fase de vapor: En este procedimiento, las fibras de carbono se exponen a unacorriente de un hidrocarburo (metano) que a la altas temperaturas del tratamiento se descompone ydeposita en forma de carbón pirolítico sobre la superficie de la fibra. Impregnación líquida: A la preparación del material conlleva dos etapas consecutivas, laimpregnación de la fibra con un precursor orgánico dando lugar a un preimpregnado (de aquí surgen lasfibras preimpregnadas) y la transformación de este precursor en matriz de carbono mediante la aplicaciónde ciclos térmicos controlados en atmósfera inerte (carbonización). Dependiendo de las aplicaciones 4
  5. 5. Ciencia de los materiales Fibra de Carbonofinales del material este puede someterse a un proceso de gratificación a temperaturas del orden de los2500ºC. 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, losmateriales compuestos C/C pueden someterse a un proceso de densificación mediante infiltración delprecursor de la matriz o mediante CVD A continuación vamos a comentar algunas de las aplicaciones básicas de los procesos anteriores sobrela fabricación de diferentes productos con diferentes técnicas:Procesos en molde abiertoConformado por contacto manual: se aplican fibras secas, mantas o tejidos, sobre un molde yposteriormente se impregna con brochas, espátulas o con pistola. La polimerización se produce atemperatura ambiente, con estufa en molde abierto o con posterior curado mediante tratamiento térmicoen 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] 5
  6. 6. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono Proceso de enrollado de filamentos: Aplicable a estructuras con forma de cuerpo de revolución osimilares. 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 soncapaces de controlar independientemente, un gran número de cintas de. Las cintas se depositan sobre unmandril con giro controlado por la máquina. Además, con el rodillo compactador, podemos depositar lascintas 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: 6
  7. 7. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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 deformas superficiales complejas a partir de laminados realizados sobre superficies planas (orientadoras ofijadoras de forma) con posterior tratamiento de curado (MUY EMPLEADO). Se utilizan tanto moldeshembra como macho en función de las características que se desean obtener y de la complejidad de lapieza. Se suele recurrir a técnicas de aplicación de vacio (para evitar formación de bolsas de aire yasegurar la distribución de la matriz) con posterior curado mediante tratamiento térmico en autoclave. Sesuele recurrir a menudo a fibras preimpregnadas con matriz polimérica en lugar de añadir la matriz sobreel molde (aunque este último también se usa). [4], [15], [16] y [17] IMÁGENES 6 Y 7: procedimiento de conformado en caliente. [4] 7
  8. 8. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono Preformas: en este proceso se emplean tecnologías textiles, a veces combinadas con procesosmanuales. 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] 8
  9. 9. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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 9
  10. 10. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono TIPOLOGÍA La fibra de carbono es un material (no metálico) polimérico generado por síntesis a partir de otroscompuestos 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 launión de moléculas más pequeñas que se le llaman monómeros, siendo estas unidades monoméricas en sucaso, 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 propiedadesmecánicas en sus ejes principales ortogonales) lo cual genera la necesidad de utilizarla junto con otrosmateriales, para generar otros materiales compuestos con mejores propiedades mecánicas o masequilibradas en sus ejes. De ahí que en sus aplicaciones se encuentre principalmente como una faseordenada (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 10
  11. 11. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono • 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 delos 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 detipo polimérico. Está compuesto por una matriz de resina, que contiene como refuerzo (fase dispersa) labase 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 igualque 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 constituidopor polímeros termoestables. El polímero más utilizado es la resina epoxy, de tipo termoestable aunqueotros polímeros, como el poliéster o el viniléster también se usan como base para la fibra de carbonoaunque su empleo está decayendo. 11
  12. 12. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono Los materiales compuestos carbono/carbono son un tipo particular de materiales en los que secombinan 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 aesta matriz). Este tipo de materiales se caracterizan por ser ligeros y al la vez densos, con altasprestaciones mecánicas, alta resistencia térmica (en atmósfera oxidadote) y muy inertes ante la mayoríade agentes químicos. Por el contrario su punto débil es la gran reactividad en atmósfera oxidante cuandose sobrepasan los 400-500ºC. También son materiales de alto coste aunque los avances tecnológicos y suuso 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 12
  13. 13. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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 Fuerza y rigidez en dos direcciones dirección Bajo peso de las fibras Características de manejo muy buenas Uso extendido Buena caida Diversas posibilidades de disposición en el Precio reducido 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 deproducción. Este proceso se realiza a alta temperatura (entre 1200ºC y 3000ºC) en atmósfera de hidrógenodurante semanas o incluso meses dependiendo de la calidad que se desee obtener ya que pueden realizarseprocesos 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 piezafinal, ya que se requiere un complejo utillaje especializado, como el autoclave. Durante la fabricación delchasis 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 propiedadesmecánicas (o mejorarlas según orientación) de la misma, la adhesión de las fibras y de proporcionarresistencia térmica. 13
  14. 14. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono Las posibilidades disponibles son las siguientes: VENTAJAS USO HABITUAL Resinas epoxidicas Excelentes propiedades Industria del Automovil mecánicas Industria ferroviaria Buena resistencia ambiental Industria marina Alta dureza Fácil Procesado Resinas Phenólicas Excelente resistencia al Industria aeroespacial fuego Industria ferroviaria Bajas emisiones de humo Industria marina Curado rápido Procesado económica Resinas Poliamínidas Excelente resistencia a altas Aeromotores temperaturas Componentes de alta Buenas propiedades temperatura mecánicas Buena resistencia a agentes exteriores 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] 14
  15. 15. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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 latipología comentada en el apartado anterior 15
  16. 16. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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] 16
  17. 17. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono Propiedades al fallo Los materiales compuestos no son homogéneos, son anisótropos y quebradizos. Esto determina losdiferentes modos de falla del material, algunos relacionados con la falla de los constituyentes y otrosrelacionados 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 fallarelacionada con un fenómeno de redistribución de esfuerzos a las fibras vecinas. Esta redistribución puedecausar una nueva ruptura de la fibra. En el caso de una carga a compresión, el micro pandeo progresivo de las fibras tiene lugar hasta quelas 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 ladirección de la fibra sobre el espesor completo de la lámina y especialmente para aquellas láminas en lasque el refuerzo no está en la misma dirección de la carga aplicada. Estas grietas aparecerían debido a losesfuerzos en ambos sentidos, tracción o compresión, y esfuerzo cortante. Por la presencia de estas grietas una lámina pierde sus propiedades mecánicas en la direccióntransversal. Modos de falla en la Interfase fibra-matrizEl modo de falla común considerado es el llamado debonding. Esto equivale a una pérdida de adhesión yun deslizamiento relativo entre la fibra y la matriz debido a las diferencias en los esfuerzos cortantes dedeformación en la interfase fibra-matriz. Esto produce una pérdida de adhesión y un deslizamiento conuna gran pérdida de energía de fricción. Si las propiedades en la interfase entre la fibra y la matriz se 17
  18. 18. Ciencia de los materiales Fibra de Carbonopierden, la transmisión de carga desde la matriz a las fibras no se efectúa correctamente con una pérdidade 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 adhesiónentre las láminas, por lo tanto una pérdida de la correcta distribución de cargas entre ellas. 18
  19. 19. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono APLICACIONES La fibra de carbono tiene muchas aplicaciones, pero su uso fundamental recae en todas aquellasaplicaciones en las que se requiera o bien de una elevada ligereza del producto o de una equilibradacombinación resistencia-peso (además del aprovechamiento del resto de propiedades comentadas conanterioridad) 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 19
  20. 20. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono • 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. 20
  21. 21. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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. 21
  22. 22. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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 lavista, de manera que dicha cualidad (estética) resulta ser un valor añadido al producto que se fabrique deeste material. Incluso hay fabricantes que pintan o decoran piezas simulando este efecto en piezasrealizadas en otros materiales como el acero o el aluminio. [19], [20] y [21] 22
  23. 23. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono IMPACTO MEDIOAMBIENTAL La fabricación de la fibra de carbono implica un gasto energético elevado, lo cual supone que sievaluamos el ciclo de emisiones contaminantes asociados (como el ciclo de CO2) resulta generar unosniveles 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 ideade la magnitud de este problema y de su importancia económica y ambiental vamos a exponer algunosdatos importantes sobre su producción y desuso. Por ejemplo los niveles estimados de residuos en USA yEuropa datan de 3.000 toneladas por año. Hasta 2030 se espera que se desmantelen entre 6.000 y 8.000aviones comerciales, y la producción de fibra de carbono virgen se elevará a 100 000 toneladasanualmente en 2018. Ninguno de los procesos actuales de eliminación de CFRP (vertederos e incineración) es óptimo, ylas 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 ypequeñas buscan reutilizar este "oro" mediante procesos compatibles con el medio ambiente. Sinembargo, el desarrollo de una industria de reciclado de CFRP está en su infancia, y los procesosdiseñados hasta ahora son costosos y complicados principalmente por tratarse de materiales de ingenieríade alto rendimiento. Además muchas técnicas de reciclaje actual debilitan las fibras, lo que reduce suutilidad.. 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 23
  24. 24. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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] 24
  25. 25. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono 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 alos materiales compuestos de fibras de carbono o bien a la fabricación de las mismas, hemos optado porreflejar 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 FIBRASHexcelFibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasBruselas, 10-16 , 28983 , parla (madrid) FABRICANTES DE PRODUCTOS DE AUTOMOCION, MOTORSPORT, AEROESPACIAL YDEPORTE EN FIBRA DE CARBONOMagma compositesTechnopark- Complejo MotrolandCtra. te-v-7000 km 144600 Alcañiz (Spain)TEL 978877816Puzzle carbono 25
  26. 26. Ciencia de los materiales Fibra de CarbonoFibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasPol. ind. Penapurreira, 1 , 15328 , Penapurreira , as pontes de Garcia Rodriguez (a coruña)Technical & racing composites s.l.fibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasLLevant (pol. ind. pla de Fogars), 10 , 08495 , Fogars de tordera , Fogars de la Selva (Barcelona)Compo-Factoryfibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasRío Valdecaba, s/n , 45007 , ToledoVitrofiber & chemFibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasAv. Catalunya, 46-48 , 08757 , Corbera de LLobregat (Barcelona) FABRICANTES DE PRODUCTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN EN FIBRA DE CARBONOConductaire s.a.fibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasVrda. Barros, 63 , 28925 , Ventorro del Cano , Alcorcon (Madrid)Carbon Way s.l.fibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasGaspar Fàbregas, 5 , 08950 , Esplugues de LLobregat (Barcelona)Milfibras de carbono articulos: fabricantes y mayoristasCamarena, 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/ 26
  27. 27. Ciencia de los materiales Fibra de Carbono[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 decompetición 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... 27

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