¿Cómo se fabrica la fibra de carbono?

¿Cómo se fabrica la fibra de carbono?

La fibra de carbono se considera el material soñado de todo ingeniero, ya que es liviano y, al mismo tiempo, increíblemente duradero. Se compone de miles de cadenas paralelas. Estas cuerdas se pueden torcer o tejer juntas en compuestos de fibra de carbono. La fibra de carbono es un material tan valioso porque es cinco veces más fuerte que el acero.

Para hacer fibra de carbono, se utiliza una fibra PAN de plástico. Está compuesto por miles de filamentos que son más delgados que un cabello humano. Lo alteran químicamente para formar una cadena de átomos de carbono que a su vez se utilizan para el producto final. Hay máquinas especiales en las que se alinean miles de estas fibras. Después de la máquina, las fibras pasan por un horno de oxidación durante varios minutos.

La temperatura en el horno es de alrededor de 480 grados F. Debido a esta temperatura, las fibras recogen moléculas de oxígeno del aire. Este proceso reorganiza la estructura atómica de las fibras y las hace resistentes al calor. A medida que las fibras se oxidan, cambian de color y se vuelven negras. Después de ser oxidados, están listos para el siguiente proceso, que es la carbonización.

Las fibras se calientan en una mezcla de gases sin oxígeno. Gracias a este proceso, los átomos que no son de carbono son expulsados. Los átomos de carbono restantes se transforman en cristales estrechamente unidos, paralelos a la longitud de la fibra. Aquí es donde el material obtiene su fuerza. Luego, las fibras viajan a través de un baño de agua cargada eléctricamente que bordea la superficie de las fibras para que absorban mejor la resina.

A continuación, se aplica una ligera capa preliminar de resina, que refuerza la unión química de las fibras con la resina de moldeo. Después de este proceso, las fibras se tejen en una tela de fibra de carbono o se mezclan con resina para moldear el producto. Puede ser un rollo de hilo de fibra continua, tela tejida de hilos tipo malla y un producto preimpregnado, semielaborado para su uso. El uso de prepreg está muy extendido en todo el mundo.

La resina es una fórmula de epoxi junto con endurecedores y aceleradores en polvo. Los trabajadores vierten la resina en una máquina filmadora, que imprime la resina en una fina capa húmeda sobre papel. Mientras tanto, otra máquina organiza de 200 a 300 fibras de carbono en una red de fibra de carbono. El grosor de la red determina el grosor de la lámina preimpregnada.

Por lo general, se montan dos rollos de papel recubierto de resina en la máquina de impregnación de resina. Un elemento calefactor calienta la red a medida que ingresa para facilitar la absorción de la resina. Luego, la red de fibra de carbono calentada se intercala entre dos hojas de papel recubierto de resina. Gracias a los rodillos calentados a alta presión, la resina penetra en los millones de filamentos de fibra de carbono.

En un lugar de enfriamiento, la resina líquida se convierte en gel para que en la siguiente estación se pueda quitar el papel. En la siguiente estación, la parte superior de la lámina preimpregnada se cubre con una película de poliéster. Después de eso, la hoja se enrolla en un rollo. En el laboratorio de la fábrica, los técnicos realizan pruebas de control de calidad en muestras preimpregnadas. Dichas pruebas aseguran que la fibra de carbono brinde una fuerza, durabilidad y resistencia al calor óptimas.

No hace falta decir que los fabricantes de todo el mundo emplean varias técnicas que son secretos de la empresa, pero en un sentido amplio, el proceso de creación de fibra de carbono mencionado anteriormente es el que todos siguen.