Hace unos años, BMW Group dio un paso revolucionario al construir todo el habitáculo con plástico reforzado con fibra de carbono. Como es habitual, los nuevos métodos de producción también han aportado una gran cantidad de fibra de carbono reciclada. Cómo utilizar hábilmente la fibra de carbono reciclada para convertir los residuos en un tesoro, lea este artículo.

Tejido de fibra de carbono seca en la producción de automóviles La fibra de carbono reciclada se puede utilizar en productos de ingeniería de alto rendimiento. Como protofibras, que pueden transformarse en fibras cortadas mediante un proceso innovador, el material compuesto relleno con esta nueva fibra se puede utilizar para fabricar componentes automotrices livianos y altamente elásticos.

El peso ligero trae fibra de carbono reciclada

La industria aérea ha sido a menudo líder en el uso de componentes ligeros. Para vehículos tan costosos, el beneficio inmediato de reducir el peso es la reducción del consumo de combustible. La industria automovilística se enfrenta a desafíos similares. Mercados centrales como Europa, Estados Unidos y China han establecido objetivos climáticos ambiciosos en un esfuerzo por cumplir con los requisitos regulatorios para reducir las emisiones de carbono. Por ejemplo, las regulaciones europeas exigen que las emisiones de CO2 de los vehículos de pasajeros se reduzcan a un promedio de 95 g/km para 2020. Como resultado, los fabricantes de automóviles y sus afiliados están invirtiendo dinero en encontrar nuevas formas de reducir el consumo de combustible y adaptar ideas no realizadas a diseños livianos. que se puede producir en masa.

Hace unos años, el Grupo BMW dio un paso revolucionario al construir todo el habitáculo con plástico reforzado con fibra de carbono. Como es habitual, los nuevos métodos de producción también dan lugar a una gran cantidad de fibra de carbono reciclada. Estas fibras de carbono recicladas incluyen residuos de fibras secas y desechos húmedos. Inicialmente, los fabricantes de automóviles se centraron en secar y reciclar la fibra de carbono para convertirla en tejidos de longitud adecuada para su uso en aplicaciones pequeñas. Sin embargo, es posible que la tela restante no cumpla con los requisitos de forma de la pieza nueva. El procesamiento manual ha resultado costoso, lento y propenso a errores humanos. Por lo tanto, es necesario encontrar nuevas soluciones.

Uso eficiente de fibra de carbono para tejer

AKRO-PLASTIC GmbH de Lower Chisen, Alemania, ha encontrado una manera de aumentar el valor agregado de la fibra de carbono reciclada agregándola a polímeros fundidos. La fibra de la tela se corta en varios pasos, como es la forma tradicional de cortar fibra de carbono, y luego se procesa por gravedad en una extrusora. La principal dificultad radica en el aglutinante en polvo para tejer telas. Originalmente, estaba destinado a mantener las capas de tejido de fibra de carbono en su lugar, evitando que se separaran durante los procesos posteriores. El punto clave de la alimentación es cómo controlar con precisión la temperatura durante el proceso de procesamiento. En este caso, la extrusora de doble husillo utilizada (fabricante: FEDDEM GmbH & Co. KG) está equipada con un alimentador lateral de nuevo desarrollo que añade suavemente hasta el 40 % de la fibra de carbono a la masa fundida de polímero. El siguiente paso es crucial para garantizar que la máquina esté correctamente empaquetada durante todo el proceso; de lo contrario, la alta conductividad eléctrica de la fibra de carbono dañará los componentes eléctricos.

Material compuesto con ventaja de peso

La nueva línea AKRO-PLASTIC de productos reforzados con fibra de carbono, conocida como ICF, presenta alta resistencia y baja densidad a un precio competitivo. Se puede agregar hasta un 40 por ciento de fibra de carbono. La nueva línea de productos tiene como objetivo reducir significativamente el peso de los productos, especialmente el peso de los componentes que soportan la carga. El compuesto reforzado con fibra de carbono tiene blindaje eléctrico y una excelente conductividad térmica, especialmente adecuado para filtros de carbón activado, soportes de unidades de control y componentes de consola central. La comparación en la Tabla 1 muestra que el módulo de tracción de PA6 reforzado con 15% de fibra de carbono (AKROMID B3 ICF 15 negro (5026)) es el mismo que el de PA6 reforzado con 30% de fibra de vidrio. Un peso específico superior al 12% es suficiente para que el cliente esté dispuesto a aceptar una reducción del 20% en la resistencia a la flexión. La rigidez del polímero aumenta hasta un 42% con el aumento del relleno de fibra, mientras que la resistencia a la flexión a expensas del polímero disminuye sólo un 12%. Pero la ventaja de peso fue significativa, con una pérdida de peso del 22 por ciento.

Pérdida de peso con espuma

Combinado con otros métodos de procesamiento, el peso de los componentes se puede reducir aún más. Las dos tecnologías más comunes en el mercado son el moldeo por inyección asistido por agua y asistido por gas (WIT/GIT). El polímero espumante fundido con agentes espumantes puede reducir aún más el peso entre un 6 y un 13 por ciento, dependiendo del método utilizado. En la prueba que se muestra en la Tabla 2, se añadió un 3,5 % de agente espumante químico AF-Complex PE 990310TM a una mezcla reforzada con un 20 % de fibra de carbono (poliamida + polipropileno) y se aplicó al troquel de un tirante. La densidad disminuye en más del 13 por ciento, menos que la densidad del agua. A pesar de la importante pérdida de peso, no hubo reducción en la resistencia a la flexión, con aproximadamente la misma rigidez a la flexión que la poliamida 6 reforzada con un 40% de fibra de vidrio, pero el producto relleno de fibra de vidrio pesaba aproximadamente un 50% más. Por lo tanto, la espuma es la mejor opción para piezas que requieren tensión de flexión.