Fibra de carbono

La especialización de los medios en el mundo de la competición, así como el avance de la tecnología ha hecho que la fibra de carbono sea algo común en el área de la automoción.

Hasta hace unos pocos años, este sintético se relacionaba exclusivamente con la aeronáutica y el mundo de la alta competición. Actualmente, podemos encontrar este material desde coches superdeportivos  hasta objetos cotidianos tales como bicicletas, relojes...

Primero, debemos de recordar que la fibra de carbono es una fibra sintética construida por filamentos cuya medida ronda desde los 5 a los 10 µm de diámetro. Cada uno de ellos es la unión de miles de fibras de carbono fabricadas a partir del poliacrilonitrilo.

A continuación, os mostramos las propiedades de la fibra de carbono: 

• Elevada resistencia mecánica (3 veces superior al acero) con un módulo de elasticidad elevado. 
• Baja densidad en comparación con otros materiales: La densidad de la fibra de carbono es de 1750 kg/m³ mientras que la del acero es de 7850 kg/m³.
• Resistencia a agentes externos (corrosión, oxidación,…).
• Gran capacidad de aislamiento térmico.
• Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si se utiliza una matriz termoestable.
• Es un semiconductor.
• Elevado precio en comparación con otros materiales. Actualmente el kg de fibra de carbono ronda los 100€, mientras que el precio del kg de acero es de 2 a 5€ aproximadamente.
• La principal aplicación es la fabricación de materiales compuestos con polímeros termoestables como la resina epoxi, aunque también puede asociarse a otros como el poliéster o el viniléster.

La fibra de carbono en la automoción

La primera vez que se usó la fibra de carbono en el mundo de la automoción fue en 1980, cuando John Barnard, diseñador de McLaren en la Fórmula 1 desarrolló el uso de la fibra de carbono (exactamente CFRP; polímero reforzado en fibra de carbono) para el monocasco del McLaren MP4/1, sustituyendo el aluminio utilizado habitualmente en aquella época.

Pese a un cierto escepticismo de los otros equipos al principio, no se tardó en ver las mejoras que suponía la fibra de carbono respecto al resto de materiales, empezando así la evolución de este material hasta hoy, donde los propios vehículos de formula 1 están formados en el 90% de fibra de carbono.

Las mejoras que supone el uso de la fibra de carbono vienen dadas esencialmente por la ligereza de este material. En el mundo de la competición esa ligereza supone un mejor ratio de cv/kg, mientras que esa misma ligereza para los fabricantes de vehículos utilitarios supone una reducción de consumos y menos emisiones de CO² sin tener que invertir en costosas soluciones para el motor.

Debido a esto y a la reducción de su precio en los últimos años, todos los fabricantes de automóviles están invirtiendo en fibra de carbono, buscando reducir su coste hasta en un 70% para sustituir los componentes de aluminio y acero por éste.

Aunque las marcas de superdeportivos como Ferrari, McLaren, etc, llevan varios años utilizando este material, la primera marca en aplicar polímero reforzado en fibra de carbono (CFRP) a un coche utilitario ha sido BMW con el eléctrico i3.

BMW utiliza una carrocería de fibra de carbono de alta resistencia sobre un bastidor de aluminio para el i3. Esto aporta una reducción de pesos de hasta un 30% con la misma resistencia que el acero, dejando la masa del vehículo en 1200 kg. Si lo comparamos con un vehículo de características similares como podría ser el Renault Zoe, fabricado en materiales tradicionales (su masa es de 1430kg), el BMW i3 es 200 kg más liviano.

Otras marcas como Ford, planean reducir el peso de su flota en 340 kg de media, aplicando CFRP en algunos componentes de las carrocerías de sus vehículos, como capó, aletas, portón del maletero…

En resumen, todas las marcas buscan una reducción de peso importante para las próximas generaciones de sus vehículos, facilitando así las limitaciones de emisiones de gases nocivos y unos consumos más apurados, y para ello, se utilizará la fibra de carbono.