En los últimos cuatro años, el equipo de investigación de la Universidad Estatal de Montana ha desarrollado un método innovador para producir fibra de carbono utilizando el método Stretch Break, según un informe del 5 de diciembre de Composites World. Esta fibra de carbono es más fácil de manejar en el moldeado de formas complejas de aeronaves y puede reducir significativamente los costos de fabricación. El proyecto fue financiado por el Ejército de los EE. UU. con una inversión total de 25,8 millones de dólares.
La Universidad Estatal de Montana dice que los investigadores han invertido mucho en las áreas de investigación relevantes y ahora se acercan a un hito importante. Los investigadores planean validar las capacidades de fabricación reales a pequeña escala antes de industrializar completamente la tecnología. La fibra de carbono tradicional se usa ampliamente en la industria aeroespacial debido a su alta resistencia, peso ligero y durabilidad. Pero estas fibras no se doblan fácilmente, por lo que hacer una curva cerrada que se ajuste perfectamente a las alas de un avión requiere herramientas de producción complejas y costosas y, a menudo, estructuras metálicas como soporte auxiliar, cuyo mantenimiento y reparación cuestan al ejército estadounidense miles de millones de dólares al año. Por el contrario, los nuevos materiales de fibra de carbono -- desarrollados en la Universidad Estatal de Montana -- están hechos principalmente de materiales estirados con precisión, en los que algunas fibras se han roto en puntos naturalmente débiles. Los estudios han demostrado que la fibra de carbono 'estirándose y rompiéndose' se puede formar unas 8 veces más con aproximadamente la misma intensidad. Esto significa que los materiales se pueden moldear utilizando equipos más simples sin la ayuda de estructuras metálicas. Debido a que la fibra es más fácil de formar, los conservadores esperan reducir los costos de fabricación en una cuarta parte, dijeron los investigadores. Aunque el concepto de mejorar la formabilidad de la fibra de carbono mediante la destrucción de partes de la estructura haexistido durante décadas, algunos de los métodos utilizados en el pasado (como materiales de corte aleatorio, etc.) han demostrado ser utilizados. Reducirá significativamente la resistencia del material. La idea de la fractura por tracción tampoco es una innovación reciente, pero hasta ahora no ha habido una forma efectiva de lograr una fractura por tracción de manera consistente y efectiva de una manera que pueda extenderse a la producción industrial. Se puede decir que el concepto de 'estiramiento yRomper la fibra de carbono suena fácil, pero muy difícil de controlar.
El equipo de investigación de la Universidad Estatal de Montana colaboró con más de 20 empresas de Montana para diseñar y procesar una nueva herramienta de fractura por tracción llamada Bobcat Head. Cuando una viga plana de alambre que contiene miles de monofilamentos de fibra de carbono pasa rápidamente a través de una serie de rodillos, se aplica una fuerza precisa para destruir las fibras defectuosas. Los investigadores notaron que solo alrededor del 2 por ciento de las roturas de fibra se produjeron en un rango determinado. Posteriormente, los investigadores analizaron las propiedades del material obtenido, doblando las fibras después de "estirarlas y romperlas" en formas complejas y fijándolas con resinas, centrándose en comprobar su dificultad de formación. Los experimentos han demostrado que la fibra tiene las mismas propiedades mecánicas que el material hecho de fibras continuas, pero es más fácil de formar. A continuación, los investigadores planean ampliar la producción de este dispositivo de fabricación de "estiramiento-rotura", lanzando aplicaciones de demostración piloto para validar su capacidad de uso en la fabricación real. Esto sentará las bases para la autorización técnica a las empresas aeroespaciales que producen aviones militares y civiles. Los investigadores dicen que creen que se espera que el material comience a usarse en la industria en los próximos años. Actualmente, el programa ha llamado la atención de proveedores de materiales avanzados y fabricantes aeroespaciales, y científicos e ingenieros relevantes han venido a la Universidad Estatal de Montana para ver los materiales en persona y ansiosos por obtener muestras de los materiales proporcionados por el equipo de investigación. Tanto los fabricantes aeroespaciales como los proveedores de materiales han mostrado un gran interés en la investigación y creen que una vez que se establezcan las condiciones para su uso, tendrá un impacto significativo en la fabricación de equipos aeroespaciales, dijeron los investigadores.
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