Fibra de carbono 101: comprensión de los tejidos y tejidos

La fibra de carbono generalmente se teje en tela después de ser fabricada y dimensionada. El proceso de fabricación comienza creando haces de fibras de carbono llamados remolques. Luego, estos cables se clasifican según la cantidad de fibras o filamentos que contienen, a menudo denominados 3k, 6k, 12k y 48k. La "k" significa "mil", lo que significa que un cable de 3k contiene 3,000 filamentos de carbono. Cada hebra de fibra de carbono tiene solo unas 5-10 micras de espesor, pero la gran cantidad de fibra de carbono resistente en un espacio tan compacto le da al material una resistencia increíble.

 

tejido de fibra de carbono
Se tejen carretes de fibra de carbono en tela en un telar. Los tejidos más comunes son el tejido tafetán, el tejido de sarga y el tejido de lizo.

tejido liso
La tela de fibra de carbono de tejido liso o tejido 1x1 es simétrica y se asemeja a un tablero de ajedrez. Los cables están tejidos en un patrón superior/inferior, lo que proporciona fibras muy estables y estrechamente entrelazadas. La estabilidad de la tela se refiere a la capacidad de un material para mantener la orientación de sus fibras y el ángulo de tejido. Debido a su alta estabilidad del tejido, el tejido de fibra de carbono simple es menos adecuado para contornos complejos ya que no es particularmente flexible. Sin embargo, es más fácil de manipular y no provoca deformaciones en el tejido. Por tanto, es ideal para láminas planas, tubos y curvas 2D.

El rizado es la curvatura de las fibras individuales en el tejido, y las telas simples de fibra de carbono tienen un rizado rugoso debido al entrelazado apretado de los hilos de filamento. Con el tiempo, este rizado áspero crea puntos de tensión que conducen a áreas débiles.

tejido de sarga

El tejido de sarga, que consta de un patrón de 2x2 o 4x4, es el tipo más común de tejido de fibra de carbono. En una trenza de 2x2, cada mechón se pasa sobre dos mechones y luego por debajo de ambos mechones. Es lógico, entonces, que una trenza 4x4 consista en que cada mechón pase por cuatro mechones y luego cuatro mechones más. Este tejido por encima y por debajo crea un patrón diagonal distintivo. La distancia entre los hilos entrelazados en un tejido de sarga es mayor que en un tejido tafetán. Como resultado, se produce menos rizado, lo que reduce la posibilidad de desarrollar puntos de tensión.

El tejido de sarga es flexible y puede formar contornos complejos manteniendo una buena estabilidad. Debe manipularse con más cuidado que el tejido tafetán para evitar una mayor deformación del tejido. El tejido 4x4 es más fácil de formar que el tejido 2x2, pero la tela también es menos estable.

Arnés de caballo tejido satinado

El tejido satinado se ha utilizado durante miles de años para dar a las telas de seda una hermosa caída y al mismo tiempo hacer que la tela sea suave y sin costuras. Cuando se utilizan en compuestos de fibra de carbono, los tejidos satinados pueden formar fácilmente contornos complejos. Obviamente, esto significa que la estabilidad del tejido satinado también es menor que la de otros tejidos.

Los tejidos de satén más comunes son el satén de cuatro lizos (4HS), el satén de cinco lizos (5HS) y el satén de ocho lizos (8HS). Este número representa el número total de remolques pasados ​​y luego pasados. Por ejemplo, el tejido 4HS tiene tres hebras de filamento que lo atraviesan y luego una hebra de filamento que lo atraviesa. Con el 5HS se cruzan cuatro remolques y luego uno por debajo, mientras que con el 8HS se cruzan siete remolques y luego uno por debajo. Cuanto mayor sea el número de tejido satinado, mejor será la conformabilidad, pero peor será la estabilidad.

Otros tejidos
Existen muchos otros métodos de tejido que se utilizan para crear tejidos de fibra de carbono. Estos incluyen trenza de pescado, trenza de remolque, trenza, trenza unidireccional y trenza personalizada. Cada tejido contiene propiedades únicas que lo hacen ideal para usar en algunos diseños, pero no una buena opción para otros. Hay muchos factores que se deben considerar al determinar qué trenza de fibra de carbono se debe utilizar para realizar una función específica. Estos factores incluyen resistencia, formabilidad, estabilidad y rizo. Los fabricantes de fibra de carbono son expertos en saber qué tejido se debe utilizar para cada diseño.