En campos como el aeroespacial, las tuberías industriales y los vehículos de nueva energía, los tubos enrollados de fibra de carbono están cambiando lentamente la forma en que se fabrican las cosas. A la fibra de carbono se le da una forma determinada para hacer este material. Está fabricado en fibra de carbono, lo que lo hace muy fuerte, ligero y resistente a la oxidación. Las fábricas que fabrican fibra de carbono y tubos de bobinado son las principales fuerzas detrás de esta revolución de los materiales. Este artículo aclarará cualquier confusión sobre este "material del futuro" analizándolo desde tres puntos de vista diferentes: cómo funciona, dónde se puede utilizar y qué está haciendo la industria con él.
La fibra de carbono es tan fuerte como el acero pero mucho más ligera.
La pequeña estructura de la fibra de carbono le confiere sus "superpoderes". Estas fibras están hechas de átomos de carbono y tienen sólo de 5 a 10 micrones de ancho. Pero en términos de relación resistencia-densidad, son más de cinco veces más resistentes que el acero. La fibra de carbono generalmente se encuentra en hebras largas en las fábricas que fabrican tubos para enrollar. Para hacer una estructura tubular, estos filamentos se empapan en resina y luego se enrollan entre sí en un ángulo determinado. Este proceso no solo soluciona problemas comunes de soldadura en tuberías metálicas, sino que también hace que el tubo sea más fuerte en la dirección axial, más rígido en la dirección del aro y menos propenso a torcerse al cambiar cuidadosamente los ángulos de enrollado (por ejemplo, 0°, ±45° y 90°).
La "metamorfosis" de fibra a tubo: la tecnología básica para fabricar tubos enrollados
No se puede simplemente "enrollar" el material para fabricar tubos enrollados de fibra de carbono. Hay cuatro pasos principales en una planta de bobinado de filamentos: preparar las fibras, fabricar la resina, bobinar y moldear, y curar y desmoldar.
1. Pretratamiento de la fibra: El grabado con plasma y otros tratamientos se realizan en las fibras de carbono para ayudar a que la resina se adhiera mejor a las fibras y evitar que las capas se separen.
2. Formulación de la resina: El tipo de resina utilizada para fabricar la tubería depende del uso que se le dará. Dos ejemplos son las resinas fenólicas y epoxi. Además, la **cantidad de agentes de curado se controla cuidadosamente** para garantizar que la tubería funcione bien incluso en lugares calientes o corrosivos.
3. Bobinado y moldeado: una máquina bobinadora de filamentos CNC envuelve fibras de carbono que han sido empapadas en resina alrededor de un mandril en ciertos ángulos y tensiones para formar una estructura con muchas capas.
4. Curado y desmolde: Poner el tubo enrollado en un horno caliente reticula completamente la resina. Después de eso, el tubo se saca del molde para fabricar un producto que funcione bien y tenga una precisión de ±0,1 mm.
Escenarios de aplicación: un intérprete flexible: desde "pasar a la clandestinidad" hasta "alzar los cielos"
Muchas empresas creen que los tubos enrollados con filamentos de fibra de carbono son el "material ideal" porque son "fuertes y livianos".
• Aeroespacial: cuando se utilizan para piezas como líneas de combustible para cohetes y estructuras de soporte para satélites, los tubos enrollados con filamentos de fibra de carbono pueden reducir el peso entre un 40% y un 60%. Esto puede hacer que pueda soportar mucho más peso.
• Vehículos de nueva energía: los vehículos con pila de combustible de hidrógeno pueden soportar presiones de hasta 70 MPa sin el riesgo de fragilización por hidrógeno que conllevan los tanques metálicos normales. Utilizan tubos de filamento de fibra de carbono para fabricar sus tanques de almacenamiento de hidrógeno, y esa es la razón.
• Tuberías industriales: Las tuberías enrolladas con filamentos de fibra de carbono son una mejor opción que las tuberías normales de acero inoxidable para procesamiento químico e ingeniería marina. Pueden durar más de 20 años y no se oxidan fácilmente con productos químicos o agua salada.
Hacer las cosas de una manera que sea buena para el medio ambiente y las actualizaciones inteligentes son dos tendencias en la industria.
La "metamorfosis" de fibra a tubo: la tecnología básica para fabricar tubos enrollados
No se puede simplemente "enrollar" el material para fabricar tubos enrollados de fibra de carbono. Hay cuatro pasos principales en una planta de bobinado de filamentos: preparar las fibras, fabricar la resina, bobinar y moldear, y curar y desmoldar.
1. Pretratamiento de la fibra: El grabado con plasma y otros tratamientos se realizan en las fibras de carbono para ayudar a que la resina se adhiera mejor a las fibras y evitar que las capas se separen.
2. Formulación de la resina: El tipo de resina utilizada para fabricar la tubería depende del uso que se le dará. Dos ejemplos son las resinas fenólicas y epoxi. Además, la **cantidad de agentes de curado se controla cuidadosamente** para garantizar que la tubería funcione bien incluso en lugares calientes o corrosivos.
3. Bobinado y moldeado: una máquina bobinadora de filamentos CNC envuelve fibras de carbono que han sido empapadas en resina alrededor de un mandril en ciertos ángulos y tensiones para formar una estructura con muchas capas.
4. Curado y desmolde: Poner el tubo enrollado en un horno caliente reticula completamente la resina. Después de eso, el tubo se saca del molde para fabricar un producto que funcione bien y tenga una precisión de ±0,1 mm.
Escenarios de aplicación: un intérprete flexible: desde "pasar a la clandestinidad" hasta "alzar los cielos"
Muchas empresas creen que los tubos enrollados con filamentos de fibra de carbono son el "material ideal" porque son "fuertes y livianos".
• Aeroespacial: cuando se utilizan para piezas como líneas de combustible para cohetes y estructuras de soporte para satélites, los tubos enrollados con filamentos de fibra de carbono pueden reducir el peso entre un 40% y un 60%. Esto puede hacer que pueda soportar mucho más peso.
• Vehículos de nueva energía: los vehículos con pila de combustible de hidrógeno pueden soportar presiones de hasta 70 MPa sin el riesgo de fragilización por hidrógeno que conllevan los tanques metálicos normales. Utilizan tubos de filamento de fibra de carbono para fabricar sus tanques de almacenamiento de hidrógeno, y esa es la razón.
• Tuberías industriales: Las tuberías enrolladas con filamentos de fibra de carbono son una mejor opción que las tuberías normales de acero inoxidable para procesamiento químico e ingeniería marina. Pueden durar más de 20 años y no se oxidan fácilmente con productos químicos o agua salada.
Hacer las cosas de una manera que sea buena para el medio ambiente y las actualizaciones inteligentes son dos tendencias en la industria.