Fibra de Carbono

La Fibra de Carbono está despertando pasiones en todo el mundo y quizás te preguntes el por qué.

Si te nombramos adjetivos como duradero, resistente, ligero, moldeable, moderno y elegante seguramente estarás pensando que nos referimos a diferentes elementos, pero lo cierto es que la fibra de carbono reúne todas esas propiedades y algunas más 😉

Venta de Fibra de Carbono

Si ya conoces los beneficios que los compuestos de carbono aportan a multitud de productos y diseños, y buscas dónde comprar fibra de carbono, TopCarbono.com hemos es la solución. ¡Somos especialistas en fibra de carbono!

Aquí podrás encontrar la mejor selección de materiales, artículos y piezas, además de información completa sobre este material. Selecciona la opción que estés buscando y empieza a disfrutar de las cualidades del material del futuro.

Productos de Fibra de Carbono más populares

En TopCarbono.com te mostramos una gran variedad de productos de fibra de carbono para deleite de los paladares más exigentes. Podemos encontrar una infinidad de artículos en el mercado hechos con fibra de carbono real o con diseños que imitan la estética de este material sin igual.

¡El oro negro en tus manos a un solo clic!

Materiales de Fibra de Carbono

Estas materias primas se utilizan en multitud de aplicaciones de todo tipo ya sea para producir objetos, recubrir elementos varios o incluso crear diseños con impresoras 3D.

Vinilos y Adhesivos

Los vinilos con aspecto de fibra de carbono son una excelente opción para recubrir todo tipo de elementos aportando una protección extra, pero sobretodo ese aspecto visual que tanto enamora por único y moderno.

Telas, Tejidos y Refuerzos

La tela es la materia prima con la que, al aplicar una resina, obtenemos la fibra de carbono que se utiliza para fabricar piezas y productos. También se pueden utilizar como tejidos sin tratamiento en algunas ocasiones.

Además de la tela existen algunos tejidos primarios:

• Manga Tubular Trenzada – Las mangas tubulares son telas trenzadas en forma de tubo que sirven principalmente para generar tubos con formas curvas. Estos tubos tienen el diámetro del ancho de la manga con los que han sido fabricados.
• Cinta Plana – Las cintas son telas tejidas en forma similar a listones que se usan para fortalecer zonas específicas de una pieza o estructura dado su tamaño y versatilidad, pues la propia forma produce mayor facilidad de manejo y así puedes decidir el espesor, tamaño y orientación de las fibras de la cinta.
• Cordón Redondo Trenzado – Estos refuerzos son muy útiles para aplicaciones donde se requiere un amarre tenso que genera una resistencia muy alta a la tensión.

Hilos y Filamentos

Los hilos son el elemento primario con el que se crean telas y tejidos. Estos hilos están a su vez creados por filamentos de fibra de carbono, los cuales también se pueden encontrar en carretes especiales para impresoras 3D. Las posibilidades son infinitas y cada día aumenta su uso en todo tipo de ámbitos.

Piezas prefabricadas de Fibra de Carbono

Las piezas prefabricadas sirven para fabricar estructuras o piezas más complejas . De esta manera se pueden reducir los tiempos y costos de esos proyectos, con sus evidentes ventajas.

Tubos

Existen tubos redondos, cuadrados, hexagonales e incluso ovalados. Éstos pueden tener acabado brillante o mate y múltiples diámetros y espesores.

Láminas

Podemos encontrar láminas flexibles con acabado brillante, barras rectangulares rígidas pultruidas e incluso láminas de vinil de alta calidad. Esta gran variedad de placas y planchas se adaptan a gran cantidad de aplicaciones.

Varillas

Son barras redondas pultruidas hechas con fibras unidireccionales con acabado negro mate. Aportan gran resistencia en estructuras y no tienen un precio muy elevado.

Ángulos

Un ángulo nos permite tener dos caras a 90° unidas entre sí que conceden la unión de dos piezas a este ángulo para generar elementos estructurales de alta resistencia.

¿Quieres saber un poco más acerca de alguno de los productos? Analizamos las características de cada modelo y analizaremos las ventajas y desventajas que ofrecen para ayudarte a tomar la mejor decisión.

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Conoce la Fibra de Carbono – Guía Especializada

¿Aún no conoces la Fibra de Carbono? Aquí encontrarás toda la información sobre este material, conocerás sus propiedades únicas, sus múltiples utilidades y todos los secretos para que puedas sacarle el máximo provecho.

En esta guía te explicamos todo lo necesario para entender las capacidades de los compuestos de carbono y descubrirás el por qué es tan admirado.

¿Qué es la Fibra de Carbono?

La fibra de carbono es un refuerzo hecho de hilos de carbono muy delgados, de pocas micras de diámetro, y que conjuntos, al ser mezclados con una matriz polimérica, consiguen obtener un compuesto de fibras de carbono sólido.

Dadas sus magníficas características ha sido bautizada por muchos como “El material del futuro”, y estamos seguros de que cuando la conozcas, tú también lo dirás.

La Fibra de Carbono es un material con increíbles propiedades mecánicas que la hacen más resistente que el acero y tan ligera como el plástico.

Reúne un conjunto de características físicas de alto valor que lo hacen especial y es por eso que su uso es cada vez más extendido.

La Fibra de carbono es, por sí sola, como una tela e hilos, pero al combinarse con una resina polimérica se genera un elemento sólido y rígido con muy altas propiedades mecánicas.

¿Para qué sirve?

Dado que su base es un tejido, es muy sencillo manufacturar piezas con geometrías complejas y realizar moldeo con el material. Debido a esto, sus posibilidades son infinitas resultando útil para generar todo tipo de piezas que requieran alta resistencia y muy bajo peso.

Se utiliza para crear elementos tan diversos como estructuras, drones, componentes electrónicos, artículos de protección personal, materiales deportivos, piezas automotrices, aplicaciones en biomecánica y robótica, artículos de joyería y una infinidad de productos más.

Beneficios

De acuerdo, ya sabemos lo magnífica que es, pero ¿Por qué usar Fibra de Carbono? Porque actualmente no existe un material tan versátil y con atributos tan excepcionales como éste.

Es un material muy valioso con el que se pueden fabricar artículos o componentes con un alto valor agregado. Aumentará las posibilidades de tus proyectos, mejorará el rendimiento de tus diseños y obtendrás los mejores resultados.

El compuesto de carbono puede tener un precio más elevado que otros, pero teniendo en cuenta sus altas prestaciones y sus posibilidades en procesos de producción, ofrece una muy buena relación costo-beneficio.

Historia de la Fibra de Carbono

Existen diversas fuentes que sitúan el origen de la Fibra de Carbono a mediados del siglo XX, aunque esta afirmación no es del todo cierta.

En realidad, su descubrimiento se remonta  a la segunda mitad del siglo XIX, y este hallazgo se debe atribuir a Thomas Alva Edison y algunos colaboradores, los verdaderos inventores de este material. Realizaron los primeros experimentos y pruebas, a pesar de que su evolución quedó estancada por un tiempo y no pudieron desarrollar todo su potencial.

Fue hasta el siglo XX, a finales en los años 50s, cuando el físico estadounidense Roger Bacon, logró fabricar un compuesto mucho más parecido al utilizado en la actualidad. Ese compuesto tenía solamente alrededor de un 20% de carbono, aún muy lejos de la calidad de las fibras actuales.

En los años 60s, el japonés Akio Shindo consiguió mejorar el proceso y obtener fibras con hasta un 55% de carbono. Así sucesivamente, más investigadores fueron aumentando la presencia de carbono en las fibras y mejorando de esta manera las prestaciones que ofrecían.

Es por todo ello que el uso de las Fibras de Carbono fue en aumento durante la segunda mitad del siglo XX, iniciando en aplicaciones militares exclusivas y de alta gamma y proyectos aeroespaciales. Conforme pasó el tiempo se ajustaron a aplicaciones no militares pero aún de alta gamma como hiper-autos, prueba de ello son Bugatti y Lamborghini, quienes fueron pioneros y probaron este material para autos de producción en masa a finales del siglo pasado.

Pocos años después, para inicios del siglo XXI, el material ha formado parte esencial de este tipo de automóviles y su uso se extendió a otras áreas demostrando las capacidades ilimitadas que tiene.

Aunque cada vez es más común encontrar productos fabricados con Fibra de Carbono, aún se desconoce mucho sobre el material y sus increíbles características y aplicaciones.

Cualidades de la Fibra de Carbono

Ya hemos comentado acerca del gran número de propiedades que tiene la Fibra de Carbono y la convierten en un material especial y deseado por muchos, pero, ¿cuáles son estas cualidades?

La Fibra de Carbono tiene magníficas propiedades físicas y mecánicas que le permiten competir en todo aspecto con materiales industriales de cualquier tipo.

A continuación, te mostramos una tabla comparativa con las propiedades más significativas de la Fibra de Carbono, aceros, aluminios y polímeros.

Las principales características del compuesto son su alta rigidez y resistencia y su baja densidad que se traducen en una relación resistencia-peso que supera a materiales como aceros y aluminios.

Es importante señalar que, a diferencia de los metales y muchos polímeros, la Fibra de Carbono tiene una nula deformación plástica, la cual coincide con su punto de fractura.

En cuanto a producción, es muy moldeable, teniendo la capacidad de generar cualquier forma que queramos. A su vez, es relativamente más sencillo de maquinar que muchos metales reduciendo los costos de herramental y energía.

Termodinámicamente, la Fibra de Carbono soporta altas temperaturas, incluso fuego directo, además tiene una baja expansión térmica (dilatación) y baja conductividad térmica.

Al igual que muchos metales, presenta una buena conductividad eléctrica.

Mecánicamente, el material no es isotrópico, pues al tratarse de filamentos, sus propiedades dependen de la dirección en la que son evaluadas. Sin embargo, bajo ciertos criterios de moldeo se puede crear un material cuasi-isotrópico.

La humedad, el agua y el oxígeno no producen ningún efecto en las fibras, de tal manera que resultan magníficas para usarlas en sitios donde la humedad es alta o habrá un contacto constante y directo con agua. La Fibra de Carbono no se oxida ni se corroe.

Principales usos y aplicaciones de la Fibra de Carbono

La Fibra de Carbono es extremadamente versátil gracias a sus cualidades, y se utiliza en gran variedad de ámbitos que pueden ir desde diversos usos industriales a todo tipo de productos de uso común.

A continuación te mostraremos una lista de los principales usos de la Fibra de Carbono, las aplicaiones que tiene y el por qué es un compuesto tan ampliamente utilizado:

• Construcción: En el área de la construcción, las estructuras, columnas, vigas, juntas y arcos son reforzados con Fibras de Carbono para mejorar la integridad de los elementos estructurales y prevenir fallas. La presencia del compuesto proporciona una mejora en la resistencia de la estructura, aumenta su durabilidad y previene la corrosión.
• Industria Automotriz: La Fibra de Carbono en autos es utilizada para mejorar la estructura, el desempeño y la estética de los autos. No solo en competencias de alto rendimiento como la Formula 1 o en automóviles de alta gamma, se puede usar como elemento de apoyo y mejora para cualquier vehículo (carros, motos, etc.), desde una pieza estética como alerones, portaplacas, cofres y espejos, hasta piezas principales como chasis y partes del motor.
• Industria Aeronáutica: Desde aviones de pasajeros hasta aviones de combate, la Fibra de Carbono es uno de los materiales clave en la constitución de estas máquinas. La enorme resistencia y bajo peso proporcionan piezas que mejoran el rendimiento, aportan seguridad y disminuyen el costo de los vuelos.
• Deportes: Tal vez uno de los principales campos de acción de este material compuesto. Los deportes constituyen un reto para los competidores; cada centímetro, cada gramo, cada segundo cuenta. Utilizar los mejores materiales deportivos puede hacer la diferencia entre ganar y perder, entre el primero y el segundo lugar… La Fibra de Carbono te ayudará a conquistar tus metas. Existen desde espinilleras de fibra de carbono o palas de remo hasta cuadros de bicicleta.
• Industria Biomecánica: Se emplea sobretodo en prótesis y mecanismos biomecánicos, dado el reducido peso que exige esta aplicación. Una alta rigidez en los aparatos y piezas ayuda a reducir las dimensiones y hacer más simples los mecanismos para que puedan ser usados como una extensión natural de las personas que lo requieren.
• Tecnología: Su resistencia, peso ligero y su estética futurista la están convirtiendo en un elemento cada vez más utilizado en aparatos y componentes electrónicos de uso común. Actualmente ya existen fundas de fibra de carbono  para celular e incluso computadoras portátiles con ligeros detalles estéticos de Fibra de Carbono, que se están convirtiendo en partes clave y estructurales.
• Joyería y Accesorios: Gracias a su estética moderna y elegante, se están creando artículos de joyería y complementos como anillos de fibra de carbono, usándose en ocasiones junto a metales como el oro, el acero inoxidable, la plata o con joyas y piedras preciosas. El producto final es un elemento que resalta la belleza propia de las joyas y metales y agrega un valor que ningún otro material lograría.
• Muebles: ¿Muebles? ¡Sí! Se pueden elaborar muebles, sillas, mesas o estructuras con el material cuyos principales rasgos son las formas caprichosas que se pueden lograr y la estética visual moderna y exclusiva del acabado de la fibra.

¿Estás impresionado con la cantidad de usos que se le pueden dar? Pues esto es solamente un breve resumen de las aplicaciones que se le dan en la actualidad, faltan muchas más y las que se vayan sumando en el futuro.

Tipos de Fibra de Carbono

Existen diversos tipos de Fibra de Carbono dependiendo de su origen y las características que el producto final obtiene. Es decir, según el proceso de fabricación de la fibra se obtienen propiedades y características variadas que influyen en aspectos como el costo de la fibra y el uso final a la cual se destinará.

A continuación te mostramos los diferentes tipos de Fibras de Carbono según estos criterios de clasificación:

Según su Módulo

Nos referimos al Módulo de Elasticidad o Módulo de Young y es una de las principales clasificaciones:

• UHM (Ultra High Modulus). E > 450 GPa
• HM (High Modulus). 350 < E < 450 GPa
• IM (Intermediate Modulus). 200 < E < 350 GPa
• SM (Standard Modulus). E < 200 GPa

Según el número de filamentos

Una hebra de Fibra de Carbono contiene muchos filamentos que la componen, y dependiendo el número de filamentos por hebra es la clasificación y los más comerciales son:

• 1K – 1,000 filamentos por hebra
• 2K – 2,000 filamentos por hebra
• 3K – 3,000 filamentos por hebra
• 5K – 5,000 filamentos por hebra
• 6K – 6,000 filamentos por hebra
• 12K – 12,000 filamentos por hebra

Según el tipo de tejido.

La fibra que se comercializa como tela puede tener diferentes tejidos que influyen principalmente en su peso y en los procesos de moldeo. Los diferentes tejidos son:

• Sarga (Twill)
• Tafetán
• Liso

Según su presentación.

El material se puede comercializar en diferentes presentaciones de acuerdo con el uso que se requiera, siendo las principales:

• Tela/Tejido
• Cinta plana
• Hebra/Hilo
• Cordón
• Fibras discontinuas
• Polvo

Según la disposición de las fibras.

Las fibras pueden tener una orientación y de acuerdo con dicha orientación la presentación puede cambiar y tener diferentes características. Las orientaciones más comunes son unidireccional y bidireccional.

Estructura molecular de la Fibra de Carbono

La Fibra de Carbono está hecha esencialmente de carbono puro, cuyos átomos están enlazados y bajo un arreglo de tal forma que la estructura genera una muy alta resistencia a la tensión.

Su estructura molecular se asemeja a la del grafito, formado por átomos de carbono organizados en hexágonos y que a su vez forman láminas; estas láminas constituyen filamentos de entre 5 y 12 micrómetros de diámetro, cuya estructura se alinea longitudinalmente a estos filamentos conformando así una Fibra hecha de Carbono… ¡Fibra de Carbono!

Síntesis: ¿Cómo se obtiene la Fibra de Carbono?

Todo inicia con un polímero llamado Poliacrilonitrilo (PAN). La estructura química básica repetible es C₃H₃N.

Generalmente este polímero se usa como fibras sintéticas o filamentos para generar telas que serán expuestas a la intemperie. Las fibras de Carbono de mayor calidad provienen de este polímero.

Aunque en realidad sea bastante complejo, el proceso por el cual se obtiene la Fibra de Carbono se puede resumir de manera sencilla. Las fibras de PAN se exponen a tres condiciones elementales simultáneamente:

• Altas temperaturas que llegan hasta los 2,000 °C
• Sometido a tensión con un constante aumento gradual
• Ambiente controlado

¿Cómo se fabrican piezas de Fibra de Carbono?

Existen diversos procesos para hacer piezas en Fibra de Carbono, el uso de los cuales depende de la aplicación final de la pieza, de la maquinaria y equipo disponible o del tipo y geometría de la pieza, entre otros factores.

En todos estos procesos se requiere la presencia de al menos dos elementos: Fibra de Carbono como refuerzo y una matriz polimérica, generalmente resina epoxi o fenólica.

Las formas más comunes para elaborar piezas son mediante el moldeo, es decir, a partir de un modelo físico o digital, se genera un molde y en ocasiones un contra molde.

Los procesos son: 

1. Distribución y colocación a mano (Hand lay-up). También conocido como laminado o laminación. Consiste en agregar capas de fibra de carbono y resina a mano sobre una superficie previamente preparada. Ver proceso de laminación
2. Moldeo por vacío (RTI). Tras haber generado un molde, se coloca la fibra y la resina y con el uso de una máquina de vacío se obtendrá una pieza con excelentes características. Ver proceso de infusión por vacío
3. Molde y contra molde (RTM). Similar al proceso de fabricación de plásticos, se obtiene una pieza dentro de un molde y su respectivo contra molde. Ver proceso de molde y contra molde
4. Pre-preg. Se utilizan telas pre-impregnadas de resina, se colocan alrededor de la pieza a forrar y se dejan secar. Ver proceso de Prepreg

Tanto en el método RTM como RTI, se puede utilizar una máquina autoclave que acelera el secado y permite un ambiente más adecuado para generar la pieza final.

Estética: Texturas y Colores

Seguramente has oído hablar de los colores de la Fibra de Carbono y la posibilidad de encontrarla en colores tan diversos como azul, blanco, amarillo, rojo o dorado. Esto no es así, el Compuesto de Carbono existe únicamente en un color: negro, que es el color natural de la fibra fabricada. Sin embargo, se pueden obtener texturas de colores o piezas de color consolidado de la siguiente manera:

Dado que las Fibras de Carbono son filamentos que forman hebras y telas, estas hebras se pueden tejer con otros materiales como nylon de colores. Así obtenemos una tela con hebras color negro y otras hebras de colores que combinan. Esta tela, aunque claramente tendrá propiedades diferentes a la original, tiene una estética combinada que, ante la perspectiva visual, concede detalles matizados de dos colores diferentes.

Estéticamente hablando, la apariencia del material resulta bastante atractiva por sí misma. La tela está elaborada bajo altos estándares con los que se obtiene un acabado simétrico, simple y bien proporcionado del tejido y hebras. 

Naturalmente, las fibras tienen un color negro a la vista pero que refleja la luz directa con lo que se observan brillos que contrastan armónicamente con el color negro, y que lo hacen único para acompañar cualquier acabado, pintura o textura.

Por otra parte, durante la producción de una pieza, ésta se puede pintar o recubrir por diferentes métodos siendo los dos más simples y conocidos el uso de gel coat y el uso de pintura líquida posterior al curado del compuesto.

Impacto de la Fibra de Carbono en el Medio Ambiente

Gasto energético

Es un hecho que para sintetizarla se usa una gran cantidad de energía, y este es uno de los motivos por los que en ocasiones se le califica como no ecológica, pero si analizamos otros aspectos podemos ver como ese gasto es compensado durante su utilización.

Su bajo peso y alta resistencia favorecen su aplicación en sistemas donde hay un alto gasto energético y, al substituir el material base (que normalmente es algún metal) por Fibra de Carbono, se reduce el uso de energía de estos sistemas, equilibrando a largo plazo la energía usada para fabricar las fibras contra la energía ahorrada por el uso del material.

Por ejemplo, los autos fabricados con un alto porcentaje de este composite, necesitan motores menos potentes para obtener el mismo rendimiento. Eso se traduce en un menor consumo de combustibles fósiles, en el caso de los motores de combustión. En los autos eléctricos, podemos tener un gran aumento en la autonomía (número de Kms que se pueden realizar con una carga), con lo que se da solución a uno de los principales problemas en la expansión del uso de este tipo de vehículos más ecológicos.

Reciclaje

La alta durabilidad en comparación con los polímeros reside en su resistencia mecánica y frente a los metales se halla en su resistencia a la corrosión y humedad, de tal manera que al sustituir alguno de estos materiales por Fibra de Carbono, nuestra pieza se conservará de mejor manera y más tiempo reduciendo costos a mediano y largo plazo y a su vez disminuyendo la necesidad del reemplazo por obsolescencia.

Si bien en la actualidad no hay métodos que permitan el 100% del reciclado del material compuesto (fibra + resina), sin embargo, se realizan estudios para reemplazar las resinas sintéticas por resinas más amigables con el medio ambiente.

Por otra parte, al tratarse de un material compuesto, una de sus ventajas es que piezas ya fabricadas se pueden reutilizar al combinarse con piezas por fabricarse, disminuyendo así la generación de desperdicios y deshechos, y optimizando la creación de nuevas piezas.

En FibraCero adoptamos una postura proactiva a favor de la optimización de los procesos para la mejora del medio ambiente. Contamos con un programa de Apoyo a Estudiantes e Instituciones Educativas con el que ayudamos al desarrollo de proyectos de investigación de Fibra de Carbono, así como de otros composites.

Buenas prácticas de manejo

Existen muchos mitos acerca de su toxicidad, pero la respuesta a esta pregunta es ¡No! En los estudios que se han realizado hasta la fecha no se ha detectado que los artículos fabricados con este material puedan tener afectaciones sobre la salud de los consumidores.

Sin embargo, al igual que ocurre con las astillas de madera, sus finas fibras pueden introducirse en los ojos o al respirar durante el proceso de fabricación. Por ese motivo es necesario tomar ciertas precauciones al trabajar con la materia prima, como son el uso de cubrebocas, gafas de protección y guantes.

 En FibraCero nos preocupamos por tu salud y podemos orientarte y resolver tus dudas acerca del correcto manejo.

Resumen y Conclusiones

En esta guía te hemos dar a conocer los principales aspectos de la fibra de carbono, su definición, su origen, sus propiedades, cómo clasificarlo, cómo se produce, etc.

Video resumen

Aquí puedes repasar los conceptos que se han comentado.

Ventajas y Desventajas de la Fibra de Carbono

Ya te hemos aportado todos los conocimientos básicos sobre las Fibras de Carbono con los que podrás obtener mejoras para tus proyectos y generar nuevas ideas con la que sacar ventaja a tus competidores.

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