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Fibra de carbono en el automóvil

Así se utiliza la fibra de carbono en el automóvil

La eficiencia como objetivo. Si hasta hace no demasiado cualquier gran compañía automovilística buscaba que sus modelos de referencia destacasen sobre los de la competencia en rendimiento y sensaciones a la hora de conducir, la necesidad de reducir sus consumos de carburantes y sus emisiones nocivas han llevado a un gran esfuerzo en materia de innovación para conseguir reducir exponencialmente el peso de multitud de componentes clave en la fabricación de los coches. Y uno de los protagonistas principales, en este sentido, es la fibra de carbono -en inglés, conocida como Carbon Fiber Reinforced Plastic-, un material que apenas hace unos años parecía solo reservado a la competición, pero que cada vez está más presente en los modelos de serie.

La fibra de carbono destaca especialmente por su reducido peso, sin que ello conlleve una disminución en su rigidez. Más bien lo contrario, ya que puede llegar a sustituir con garantías a materiales más habituales como el aluminio o el acero. La clave reside en su composición, a base de átomos de carbono que forman hilos muy delgados de apenas 10 micrones -el cabello humano tiene de diámetro entre 15 y 170 micrones- que, al entrelazarse, forman nuevos hilos de alta resistencia. Una vez tejidos, estos hilos forman tela de fibra que se puede moldear para formar piezas complejas.

A pesar de su rigidez, la tela de fibra de carbono no es válida en solitario para formar piezas como el chasis o cualquier parte rígida, sino que debe utilizarse sólo como base y añadir resinas termoestables en un molde al que se aplican técnicas de vacío para el compactado del material.

Más de un siglo de historia

Fibra de vidrio en el automóvil

Aunque la fibra de carbono pueda parecer una innovación reciente, lo cierto es que sus inicios datan de finales del siglo XIX. Entonces se desarrolló la lámpara incandescente con un filamento de carbono como auténtico precursor. A mediados de siglo XX, este material comenzó a ser más habitual en la aviación, lo que llevó a los ingenieros del sector de la competición automovilística a adivinar sus posibles ventajas en sus desarrollos tecnológicos. Se aplicó primero en la Fórmula 1, que aprovecha la fibra en prácticamente todo el coche gracias a su reducción de peso, durabilidad y seguridad para el piloto.

Sus ventajas en la automoción son innegables. Por un lado, su ligereza resulta clave: al tratarse de un material extremadamente resistente, es necesario mucho menos volumen y cantidad para lograr una pieza con las mismas características de durabilidad que en el caso de las piezas metálicas, para así lograr una rebaja de peso considerable.

También se trata de un material resistente a la acción de agentes externos. Así, al tratarse con resinas y barnices resistentes, es capaz de evitar cualquier tipo de corrosión.  Al mismo tiempo, es un material más elástico, que permite un moldeado más complejo que cualquier otro elemento metálico, y mucho más resistente a las variaciones de temperatura, por lo que puede mantener su forma prolongadamente.

La fibra de carbono se va haciendo hueco, poco a poco, en el automóvil de serie, especialmente en modelos deportivos o de clase premium. En algunas ocasiones, como simple recurso estético, en las carcasas de los retrovisores o en algunas inserciones en el interior de los vehículos. Pero cada vez es más sencillo encontrar este material en alerones, difusores traseros o en los deflectores de aire en el caso de los modelos más deportivos. En estos también empieza a utilizarse como base para los chasis, buscando aligerar el peso global del vehículo y aumentar su durabilidad.

Sin embargo, no todo son ventajas. Aunque su precio va disminuyendo paulatinamente, la fibra de vidrio continúa necesitando mano de obra especializada y un mayor tiempo de elaboración, por lo que su coste es, todavía, bastante elevado. Su reciclaje tampoco es sencillo, debido a que en su preparación se utilizan resinas plásticas que prácticamente lo imposibilitan. Desventajas que, con el paso del tiempo, desaparecerán para democratizar este material.

La experiencia de BMW con la fibra de vidrio

Fibra de carbono en el automóvil

Klaus Draeger, miembro de la Junta Directiva de BMW, no dudaba en afirmar, ya en el año 2014, que la fibra de vidrio acabaría siendo trascendental para la automoción en general, y para su marca en particular.

Coincidiendo con la inauguración de la planta de Dingolfing, en la Baja Baviera alemana, el directivo confirmó que su marca se convertiría en la pionera en utilizar este material en la fabricación de su gama de vehículos eléctricos -la gama i-, pero también en la más deportiva M. Así, tanto el BMW i3 como el i8 utilizan, desde su puesta a la venta, la fibra de carbono ultraligera como material base en los compartimentos para pasajeros, en lo que la marca germana conoce como “Carbon Core” o núcleo de carbono.

Pero más allá de la exclusividad de estos modelos eléctricos de alta gama, BMW también decidió ser pionera en la utilización de la fibra en un vehículo producido a gran escala como es el Serie 7. En este caso, el carbono se utiliza en combinación con el acero y el aluminio de alta resistencia en la propia estructura del cuerpo del vehículo, y no de forma visible.

Así, está presente en los arcos del techo para reforzar su estructura, aunque también en los pilares B y C, en el túnel central y en la bandeja trasera.Para la fabricación de estas piezas, BMW utiliza una novedosa técnica de prensado en húmedo, gracias al uso de una matriz tridimensional que permite su moldeado mientras la resina aún está húmeda. También se usa un proceso híbrido, en el que la fibra se moldea al mismo tiempo que la chapa de acedo que, al endurecerse, forma un único material mucho más ligero -se estima que cerca de un 30% más- y duradero.

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