Materiales compuestos de fibras
Construcción ligera en la industria
Los constructores de instalaciones mecánicas aún siguen enfrentándose al reto de encontrar soluciones innovadoras para aligerar las construcciones con el fin de satisfacer las necesidades individuales de los clientes. Su objetivo es aumentar la eficiencia y el rendimiento de las máquinas y las instalaciones.
Esto se consigue empleando materiales compuestos de fibras, que permiten ahorrar energía, reducir costes y mejorar las propiedades de las máquinas. Los plásticos compuestos de fibras combinan masas pequeñas con una gran rigidez y amortiguación, con lo que se convierten en los materiales ideales para fabricar componentes de máquinas sometidos a esfuerzos dinámicos.
Murtfeldt ofrece a sus clientes componentes fabricados individualmente tanto en plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) como plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV) en su calidad Murtfeldt acostumbrada: alta calidad, flexibilidad y rapidez, para piezas individuales o series pequeñas.
Construcción PRFV y CFRP
- La construcción CFRP se usa cuando se necesitan resistencias y rigideces elevadas con pesos específicos
- La construcción PRFV se usa cuando se requieren una elevada deformación de rotura y una absorción de energía elástica, así como un comportamiento anticorrosivo excelente
Ventajas del plástico reforzado con fibra de carbono
El plástico reforzado con fibra de carbono tiene tres argumentos a favor: gracias a su menor densidad y mayor resistencia, el material dispone de un gran potencial para construcciones ligeras, que no solo tiene ventajas en la construcción de automóviles y bicicletas de carreras. Además, el CFRP es muy duradero gracias a su pasividad y a su resistencia a la corrosión y los productos químicos. Por último, el diseño ofrece una gran libertad de creación.
Si el constructor aprovecha estas características específicas, puede explotar un gran potencial en la construcción de máquinas:
- aumentando el rendimiento y la eficiencia
- para soluciones específicas de los clientes mediante la fabricación de componentes individualizados con compuestos de fibras
- generando características únicas
- gracias a una gran flexibilidad
- con la posibilidad de integrar una gran cantidad de funciones en el componente
En concreto, por un lado hablamos del aumento de la calidad y la cantidad en la producción y, por otro lado, de la reducción de la potencia motriz para máquinas de accionamiento y transporte. Esto es posible debido a la menor masa de las máquinas gracias a la integración de materiales de carbono. Esto conduce a:
- una dinámica y/o aceleración mayor
- un número de revoluciones mayor gracias a las menores fuerzas centrífugas
- frecuencias naturales mayores de los componentes de la máquina
- un menor peso total de la máquina (transporte)
- un aumento de la productividad gracias a una calidad del proceso mayor
- un incremento de la exactitud de la máquina
- un uso con cargas de temperatura mayores
Asimismo, los plásticos reforzados con carbono aumentan la rigidez de la máquina. Esto permite una precisión operativa mayor (geométrica) y aumenta la frecuencia natural de los componentes de la máquina. La mejor amortiguación que se consigue con estos plásticos posibilita mejorar el tratamiento con arranque de virutas, lo que puede apreciarse claramente en la calidad de la superficie. Simultáneamente se reducen las vibraciones.
Aspectos técnicos generales
Una fibra de carbono tienen un grosor aproximado de cinco micrómetros. En comparación, un pelo humano con sus casi 70 micrómetros parece el coloso de Rodas.
El carbono está compuesto por muchas fibras de carbono. Pero la cantidad de fibras no cambia el hecho de que las piezas de carbono pesan la mitad que las de aluminio y son más resistentes que el acero. A pesar de su reducido peso, el plástico reforzado con fibra de carbono (o simplemente carbono) es extremadamente resistente, rígido y duradero. Este material conserva su estabilidad incluso si se somete con frecuencia a esfuerzos elevados.
Durante la fabricación del material se usa selectivamente la dirección de las fibras para reforzar sus propiedades. Las diferentes capas de fibra se colocan en sentidos distintos para obtener de este modo la resistencia y rigidez necesarias en todas las direcciones de las posibles cargas. De esta forma el carbono se vuelve elástico y prácticamente indestructible.
Posibilidades de uso del material de fibra de carbono
- Piezas para la construcción de máquinas
- Cascos y palas de rotor
- Piezas para automóviles
- Piezas para robots
Los procedimientos de producción disponibles
- Procedimiento autoclave
- RTM (Resin-Transfer-Molding: Moldeo por transferencia de resin)
- Técnica de enrollado
Mejora de la funcionalidad de máquinas e instalaciones
- Mejora del comportamiento acústico de la máquina
- Mejora del comportamiento dinámico de la máquina
- Operación de la máquina con cargas térmicas mayores
- Operación de la máquina con cargas estáticas mayores