Digamos que quieres una pieza de coche que sea fuerte, algo que tenga que sobrevivir de forma constante y fiable a fuerzas enormes. ¿Qué tan enormes? Bueno, digamos unos 100.000 newtons. Pero, ¿cuánto son 100.000 newtons? Bueno, para ponerlo en perspectiva, una persona media como yo puede dar un puñetazo con una fuerza de unos 1000 newtons. Un golpe de maza medio es de unos 5000. Así que 100.000 newtons es 20 veces más fuerte que un golpe de maza. Y esa es aproximadamente la fuerza a la que se someten los componentes internos del motor miles de veces por minuto cuando el motor está acelerando y bajo carga.
Para garantizar que las bielas puedan sobrevivir a las violentas cargas del interior del motor, normalmente las fabricamos de acero. Pero a veces también las fabricamos de aluminio. Ahora bien, el acero es fuerte. Una aleación de alto grado como el acero 4340 puede sobrevivir a una carga o tensión equivalente a casi 75.000 newtons ejercida sobre cada centímetro cuadrado de la pieza antes de romperse. El aluminio no es tan fuerte e incluso aleaciones de alto grado como 6061 o 7075 solo pueden soportar un máximo de 55.000 newtons por centímetro cuadrado. Ahora bien, la fibra de carbono está en una liga propia... puede sobrevivir a 250.000 newtons por centímetro cuadrado antes de romperse.
Ahora bien, lo interesante es que en realidad ponemos bielas del material más débil, el aluminio, en los motores más extremos que existen, que generan las cargas más altas y tienen las mayores posibilidades de destruir sus componentes internos. ¿Por qué? Bueno, eso es porque el aluminio es más ligero que el acero.
Pero el aluminio tiene un precio por su bajo peso y el precio es la longevidad. Así que con los metales tenemos que hacer concesiones, podemos tener poco peso o una larga vida, no podemos tener ambas cosas. Ahora volvamos a analizar la fibra de carbono. Así como supera al acero en cuanto a resistencia, supera al aluminio en cuanto a peso.
¿Entonces la fibra de carbono es la campeona absoluta? Es súper fuerte, es súper liviana y no tiene problemas reales de vida útil por fatiga. Entonces, si es el mejor material que existe, ¿por qué no hay motores producidos en masa con componentes internos de fibra de carbono y ninguna barra de fibra de carbono de repuesto que se pueda comprar hoy en día? Quiero decir, fabricamos ruedas, chasis de automóviles, alerones y muchas otras cosas con ella. ¿Por qué no los componentes internos de los motores si ofrecen tantos beneficios?
He aquí el primer problema. La fibra de carbono no exhibe propiedades isotrópicas. Cuando un material es isotrópico, exhibe prácticamente las mismas propiedades mecánicas y térmicas en todas sus partes.
Por ejemplo, este bloque hecho de acero es igualmente fuerte en todas partes. Aplicar la carga aquí o aquí tendrá los mismos resultados en términos de la cantidad de fuerza necesaria para deformar o romper el bloque. Pero el carbono no es así. La fibra de carbono no es isótropa, es ortotrópica, es decir, es un poco como la madera. Las piezas hechas de fibra de carbono no pueden ser un solo trozo sólido como es el caso de los metales.
Otro problema importante es el proceso de fabricación. Si desea fabricar piezas de fibra de carbono resistentes, en realidad solo tiene dos opciones. Utilizar capas de fibra de carbono secas y luego unirlas manualmente mediante el cepillado o el uso de resina con rodillo o utilizando preimpregnado. El proceso de fabricación avanzado implica un autoclave que expone la pieza tanto a alta presión como a altas temperaturas durante el proceso de curado para garantizar la mejor uniformidad posible de la pieza y el acabado de la superficie.
Y como puede ver, este proceso de apilamiento manual de capas, los largos tiempos de curado y el alto costo de la materia prima en sí explican por qué las piezas de fibra de carbono son tan caras. Otro problema es que este tipo de proceso de fabricación puede ser muy difícil de aplicar en piezas con formas complejas e intrincadas.
Pero en 2010, en el Salón del Automóvil de París, Lamborghini presentó algo llamado Sesto Elemento, un sorprendente automóvil de carreras de producción limitada. Su nombre significa “el sexto elemento”, que es el número atómico del carbono y, de hecho, el chasis, la carrocería, el eje de transmisión/palier y los componentes de la suspensión del automóvil están hechos de fibra de carbono, pero no fue el primero en tener tantas piezas hechas de fibra de carbono, sino que fue el primero en presentar algo llamado compuestos forjados. Un nuevo y exclusivo proceso de fabricación de fibra de carbono "forjada" que se empleó en la carrocería y los brazos de suspensión del automóvil.
#d4a #d4aespanol #carbonfiber #fibradecarbono
00:00 Fibra de carbono vs acero vs aluminio
10:29 Fibra de carbono "forjada"
16:46 Me puse en contacto con Lamborghini y otros pioneros
Информация по комментариям в разработке