Los materiales compuestos de fibra (vidrio, carbono…) son relativamente recientes tanto en ingeniería como en procesos industriales. Al poder ser procesados con mayor precisión y exactitud, son una alternativa en auge respecto a otros materiales como los metales (acero inoxidable).
El polímero reforzado con carbono (CFRP, CRP o CFRTP) es un plástico reforzado con una fibra muy resistente y fuerte que contiene fibras de carbono. Es un producto semiacabado que se obtiene mediante diferentes métodos de fabricación como la limación manual, inyección de fibras o inyección de resina.
Los plásticos reforzados para la industria se emplean con diferentes formas y variedades gracias a las ventajas que presentan. Su resistencia, versatilidad y durabilidad hacen que sea un producto muy valioso. Además, son un refuerzo de alta resistencia para la fabricación de compuestos poliméricos.
Propiedades y compuestos de los CFRP
Los plásticos reforzados con fibra de carbono son materiales compuestos que constan de dos fases:
- Matriz: fase continua cuya principal función es transferir las cargas aplicadas a otra fase. Puede estar formada por un polímero, metal o material cerámico.
- Fase dispersa: sirve para incrementar las propiedades de la matriz. Puede estar constituida por fibras continuas (largas) o fibras discontinuas (cortas).
Los compuestos de polímeros reforzados con carbono emplean, en general, termoendurecibles tales como el poliéster, nailon o éster vinílico. Por otra parte, las propiedades del CFRP final pueden verse afectadas por los aditivos introducidos en la resina o matriz de unión. Entre los aditivos más empleados, destacan la sílice, el caucho o los nanotubos de carbono.
Los plásticos reforzados con fibras de carbono presentan cuatro características que los posicionan como materiales ventajosos:
- Alta efectividad para el deslizamiento a la resistencia a la abrasión.
- Mayor resistencia y rigidez: en concreto, ofrecen una resistencia direccional. De igual forma, su coeficiente de elasticidad es muy alto.
- Coeficiente de expansión térmica muy bajo: es decir, los compuestos CFRP apenas sufren distorsión en caso de verse sometidos a muy altas o bajas temperaturas.
- Eficiencia: los plásticos reforzados con carbono son menos costosos para la fabricación de pequeños lotes.
Aplicaciones de polímeros reforzados con fibra de carbono
Dadas sus características, los plásticos de ingeniería reforzados con fibra de carbono se reservan para industrias relacionadas con la alta tecnología, las cuales exigen propiedades muy específicas:
- Ingeniería aeroespacial: estos compuestos se aplican en el sector aeroespacial desde hace más de cinco décadas. Mayoritariamente, se destinan a diversos componentes estructurales, así como el fuselaje o partes del avión como las alas.
- Ingeniería automotriz: el CFRP es muy común en el automovilismo. Pese al elevado coste que supone la implementación de la fibra de carbono, se compensa con la buena relación entre la resistencia mecánica y la masa resultante. En los últimos años, numerosos coches de alta gama han integrado de forma masiva el CFRP, sobre todo en las partes de la carrocería.
- Ingeniería civil: los plásticos con fibra de carbono han sido muy importantes en la ingeniería estructural, dados los beneficios que aportan en el campo de la construcción. Normalmente, se emplean para reforzar la estructura existente o como alternativa a otros materiales como el acero.
- Industria naval: el bajo peso y la resistencia a la corrosión convierten al CFRP como material idóneo para la construcción de embarcaciones, ya sean yates o barcos ligeros, y lanchas.
