Materiales

La fibra de carbono barata está un poco más cerca gracias a la impresión 3D

Mediante esta tecnología, dos 'start-ups' han inventado sendos procesos de fabricación que reducen el coste frente a la producción convencional

  • Jueves, 28 de enero de 2016
  • Por Mike Orcutt
  • Traducido por Teresa Woods

Foto: Los tres objetos hechos por MarkForged muestran distintos puntos del proceso de impresión. La pieza completa es un componente del alerón de un coche de carreras.

Algún día, la fibra de carbono podría cumplir con toda la expectación generada a su alrededor y hacer que todos nuestros coches y aviones sean más ligeros y eficientes. Hoy, en cambio, las piezas hechas con este material son muy caras, y se usan sobre todo en los coches de carreras, deportivos de lujo y los nuevos aviones comerciales. Algunos emprendedores están empezando a señalar que la clave para fabricar piezas de fibra de carbono más baratas para ampliar sus aplicaciones reside en la tecnología de impresión 3D.

Las piezas de fibra de carbono pueden ser tan fuertes como las de aluminio y con un peso menor. Sus beneficios son tan grandes que "cualquiera que se lo pueda permitir" ya la está empleando en aplicaciones aeroespaciales y automovilísticas, afirma el CEO y fundador de la start-up MarkForged, con sede en Cambridge, (EEUU) Greg Mark.

Pero el material resulta demasiado caro para que su uso se amplíe más, y uno de los motivos principales reside en el proceso de fabricación: largo y complicado con muchos pasos que han de realizarse a mano (ver Los primeros coches con fibra de carbono que no son de lujo se venderán en 2016). Mark afirma que el nuevo proceso que ha desarrollado su empresa es tan sencillo como diseñar la pieza en el ordenador, presionar un botón y recoger la pieza varias horas después.

Foto: La impresora Mark One coloca capas de polímero y fibra de carbono.

La capacidad de imprimir piezas de fibra de carbono hará que la impresión 3D resulte mucho más útil para muchas industrias, según el presidente, fundador y director de tecnología de la start-up Impossible Objects, Robert Swartz. La mayoría de las piezas de plástico fabricadas mediante tecnologías existentes de impresión 3D no rinden lo suficientemente bien para ser empleadas en, digamos, un dron. "Existe una necesidad real de operatividad", asegura Swartz, y eso requiere mejores materiales.

Arriba: Una entrada de aire frío automovilístico fabricada por Impossible Objects. Abajo: Una hélice de dron hecho mediante el proceso desarrollado por Impossible Objects.

Técnicamente, las piezas de fibra de carbono están hechas de materiales compuestos producidos al mezclar con precisión la fibra de carbono con un polímero. Hacer el compuesto de fibra de carbono con una impresora 3D representa un reto porque la fibra de carbono no es compatible con los cabezales convencionales de impresión. (En las propias palabras de Mark, el material "forma unos atascos de la leche").

MarkForged resolvió esto al inventar un nuevo material "precursor" que puede ser impreso mediante un cabezal de impresión patentado. El primer producto de la empresa, una impresora llamada Mark One, que cuesta 5.499 dólares (unos 5.000 euros), incluye el nuevo cabezal además de un segundo cabezal más tradicional que extrude un polímero termoplástico. Cada capa de una pieza impresa contiene una mezcla prescrita de termoplástico y fibra de carbono.

Impossible Objects desarrolló un proceso que evita la necesidad de imprimir fibra de carbono. En lugar de ello, empieza con láminas de fibra de carbono. Una impresora de chorros de tinta deposita una solución transparente con un diseño preciso, según unas instrucciones digitales. Se añaden polvos de polímero que se adhieren al diseño impreso con la solución. Las láminas se apilan y se les aplica calor, lo que hace que el polímero se derrita y adhiera a la fibra. Un último paso de arenado elimina las partes de las láminas de fibra de carbono que no se hayan adherido al polímero. Impossible Objects fabrica piezas a medida, y está desarrollando una máquina que podría vender a negocios que quieran emplear el proceso para fabricar sus propias piezas.


Foto: Impossible Objects emplea una impresora de chorros de tinta para imprimir diseños sobre láminas de fibra de carbono.


Foto: Un paso de arenado elimina la fibra de carbono sobrante.

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