Fabricacion de Placas de Fibra de Carbono

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Mecanizar placas de fibra de carbono, tal y como ya he contado en una entrada anterior, puede tener multitud de aplicaciones diferentes, muy útiles, sobretodo porque aprovechamos la tremenda rigidez de este material, y el bajo peso. No así su coste, que lamentablemente, es bastante alto. Pero gracias a mi mujer, se me ocurrió una forma de abaratar los costes de producir placas de fibra de carbono:

Desde hace un tiempo, tengo almacenado una partida de un material un poco peculiar al que no le he podido dar salida hasta ahora. Se trata de un refuerzo para forjados de construcción, unas laminas de fibra de carbono unidireccional ya laminado y curado y con capas de protección de Peel Ply. En la foto podéis ver que vienen en un formato de laminas de carbono enrolladas de 50m de largo, con una sección de 50×1,5mm

Las características técnicas están en esta dirección

Visualmente son placas rígidas, que se pueden romper con la mano si las forzamos en dirección perpendicular a las fibras, pero que si las intentamos romper en el sentido de la fibra, es prácticamente imposible. Ya os digo, se usan para pegarlas en los techos, y reforzar edificios enteros…

Pues lo que se nos ocurrió fue aprovechar estas laminas para ponerlas una al lado de la otra y formar una superficie. Al ser unidireccional, habría que usar dos capas, pero orientándolas perpendicularmente, tendremos una gran rigidez en dos direcciones, que es básicamente lo que tenemos con la tela trenzada de fibra de carbono, a +-45º. Luego añadiendo una capa de tela normal de carbono por encima y por debajo del paquete, tendremos una placa teóricamente rígida, y con un acabado de fibra de carbono visto muy bonito.

Al menos esta es la teoría. Vamos a ver que pasa en realidad:

En primer lugar este es el producto mbrace laminado que os comentaba:

Mbrace Laminado Fibra carbono unidireccional

He conseguido dos tableros de melamina, que me van a hacer de molde, sera donde apliquemos la resina, y sera lo que nos copie la forma plana y la superficie lisa a nuestra placa de carbono. Por supuesto hay que aplicar unas buenas capas de desmoldeante industrial. Mientras seca, procedo a cortar las laminas de Mbrace en tiras de forma que cubran la superficie de carbono que quiero hacer:

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Primero una capa, luego la otra. En esta imagen todavía tiene la capa de Peel Ply de protección, que por supuesto habrá que retirar antes de aplicar la resina. Corto las láminas de forma que cubran la superficie que quiero hacer, en un angulo de 45º. Hago lo mismo con otra capa igual orientada a -45º

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Corto también las dos telas, superior e inferior, de la medida correspondiente:

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Así que toca pringarse de resina. Lamentablemente, no me quedaba mucha resina en casa, justo 75 gr, no se si sera suficiente, así que tendré que racionarla debidamente, corriendo el riesgo de que no quede bien del todo. Primera capa de fibra empapada de resina:

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Luego coloco las laminas que he cortado quitándoles el Peel Ply, por supuesto, y untándolas bien de resina:

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Luego la otra capa después formando los -45º, y por ultimo la tela de carbono. Luego coloco el tablero de melamina encima, y a apretar fuerte:

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Cuanto mas apriete, mas presión, y mas escurriré la resina, mas compactara todo y mejor quedara la placa, así que le pongo encima todo el peso que puedo.

Al día siguiente, con la resina curada, toca desmoldear: evidentemente ha sido facilísimo y este es el resultado.

placa fibra de carbono placa fibra de carbono placa fibra de carbono placa fibra de carbono placa fibra de carbono

Debo decir que ha sido una primera prueba, y justamente iba un poco corto de resina, así que lamentablemente se me han quedado algunas zonas sin empapar bien. Estéticamente no es valido, pero estructuralmente, ha quedado hecho un autentico ladrillo:

No se si se aprecia bien el detalle, pero os comento mis impresiones:

Una vez saneada, y recortado el exceso, queda un rectángulo de 3,7 +-0.1mm de espesor, tremendamente rígido. He intentado flexionarlo en todas las direcciones, incluso a torsión, y os aseguro que a mano, haciendo toda la fuerza que he podido, no logro flectarla prácticamente nada. Estructuralmente se comporta como una placa de carbono macizo tendría que comportarse. Eso si, sabiendo la dirección de las hebras que he colocado, seria interesante colocarla sabiendo esto, para aprovechar las direcciones de la máxima resistencia.

Estéticamente, salvo porque iba justo de resina, gracias a la presión la superficie ha quedado muy bien. Acabado mate, pero prácticamente pulido. Algunos poros que se pueden tapar, pero en general la pieza no necesitaría un posterior lijado para montarla en un chasis, simplemente meterla en la fresa y cortar la geometria que queramos.

Después de esta experiencia, se me ocurren así como 5 o 6 aspectos a mejorar que pueden hacer la fabricación de estas placas mucho mas eficiente. Pero como primera experiencia, me quedo muuuy satisfecho.

Pero… Para que sirve esto? En otra entrada he estado comentando lo que se puede hacer con el corte de fibra de carbono, y como con placas se pueden obtener piezas muy interesantes en fibra de carbono, tanto con función estructural (chasis de coches Rc, aviones, soportes para moto, etc…) como con función estética (colgantes, adornos, llaveros, etc..). La principal ventaja de este método, es el poder aprovechar un material del que pensaba no se podía aprovechar nada, y que teniéndolo ahí, al final sirve para algo. A modo de calculo aproximado:

Para fabricar una placa de 1m2 de carbono, pongamos de 4mm de espesor, hace falta lo siguiente:

  • En términos generales, 3 capas de carbono de un gramaje de 300 (el mas común) hacen un espesor de 1mm, por lo que necesitaríamos 12 capas de 1m2 de carbono
  • Para pegar todas estas capas se necesitan unos 1250gr de resina Epoxy

Con este proceso, 10 de las capas las sustituyo por material que ya tengo, por lo que me sale mas económico, y menos laborioso, por supuesto.

Conforme vaya avanzando ire colgando aqui mas progresos.Machining the carbon fiber plates, as I have already told in a previous post, you can have many different applications, especially because the tremendous advantage of this material stiffness, and low weight. Not its cost, which unfortunately is quite high. But thanks to my wife, I came up with a way to lower the cost of producing carbon fiber plates:

For some time, I have stored an amount of a little peculiar stuff I have not been able to use so far. It is a reinforcement for floor construction, some sheets of unidirectional carbon fiber and laminate layers and curing and protection Peel Ply. In the picture you can see that they come in a form of sheets of carbon rolled 50m long, with a section of 50×1, 5mm

Specifications are in this Link

Visually are rigid plates, which can be broken by hand if we force perpendicular to the fibers, but if we try to break in the fiber direction, is virtually impossible. Are used to paste on the ceilings, and entire buildings reinforce …

As we came up to take advantage of these sheets to put them next to each other and form a surface. To be unidirectional, you should use two layers, but orienting perpendicularly, we have a high stiffness in two directions, which is basically what we have with the braided carbon fiber fabric, + -45 °. After adding a layer of normal carbon cloth above and below the package, we will have a theoretically rigid plate and finished with a very nice aesthetic fiber carbon.

At least this is the theory. Let’s see what happens in reality:

First of all this is that I rolled mbrace I commented:

Mbrace Laminado Fibra carbono unidireccional

I’ve got two boards of wood, mold I will use, which will apply the resin, and will copy us so flat and smooth our carbon plate surface. Of course you have to apply good industrial mold release layer. While dry, I proceed to cut the sheets into strips Mbrace so as to cover the carbon surface I want to do:

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First a layer, then the other. In this image still has the Peel Ply layer of protection, which of course must be removed before applying the resin. Short blades so as to cover the surface you want to do, at an angle of 45 °. Do this just another layer oriented at -45 °

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also cut the two cloths, top and bottom, the corresponding meassure:

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Unfortunately, I was not much resin at home, just 75 gr, I do not know if it will be enough, so I’ll have to ration it properly, running the risk that it is not quite right. First layer of resin soaked fiber:

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Then put the sheets that I cut the Peel Ply taking away, of course, and extending well the resin:

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Then another layer after forming -45 º, and finally the carbon cloth. Then put the melamine board top, I press hard:

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The more torque, more pressure, and more resin retire, more compacted and better all remain the plate, so I put up all the weight I can.

The next day, with the cured resin, time demolding: obviously it has been very easy and this is the result.

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I must say that it was a first test, and was just a little short of resin, so unfortunately I have left some areas without soaking well. Aesthetically it’s not valid, but structurally, it has been made ​​a real brick:

I do not know if the detail is well appreciated, but I comment my impressions:

Once clean, trimmed the excess, a rectangle of 3.7 +-0.1mm thick, is extremely rigid. I tried to flex in all directions, even twist, and I assure you that by hand, making all the strength I could, I can not bend practically nothing. Structurally behaves like a solid carbon plate should behave. Knowing the direction of the threads I’ve put, knowing this place it would be interesting to take advantage of maximum strength directions.

Aesthetically, except that it had little resin, due to the surface pressure has been very good. Matte finish, but pretty polished. Overall the piece does not need further sanding for mounting on a chassis, just put it in the cutter and cut the geometry we want.

After this experience, I just happen like 5 or 6 areas for improvement that can manufacture these plates much more efficient. But as first experience, I’ll sooo happy.

But … Why is it useful? In another post I have been discussing what to do with the cutting of carbon fiber, and as plates can be obtained very interesting pieces in carbon fiber, both structural function (car chassis Rc, aircraft carriers for motorcycle etc …) as aesthetic function (pendants, ornaments, keychains, etc. ..). The main advantage of this method is to take advantage of the item you thought you could not take anything, and having it there in the end does something. As a rough estimate:

To make a 1m2 carbon plate, 4mm thick, you need the following:

  • Overall, three layers of carbon of a weight of 300 (most common) make a thickness of 1mm, so we would need 12 layers of carbon 1m2
  • To paste all these layers about 125gr Epoxy resin needed

With this process, the 10 layers and replaced it with material that I have, so I get cheaper and less laborious, of course.

As you will upload here more forward progress.