Los científicos japoneses han encontrado la manera de reducir el peso del plástico reforzado con carbono mediante el cambio de orientación y el grosor de la fibra del último material. La nueva técnica podría permitir hacer los aviones y autos más livianos, conservar la energía y reducir las emisiones de CO2, esperan los investigadores.
El carbono forma la base de todas las moléculas orgánicas y por lo tanto de todos los seres vivos. No obstante, este material también encontró una aplicación en ingeniería aeroespacial y civil, ya que es más fuerte, más rígido y más ligero que el acero.
Normalmente, las fibras de carbono se combinan con otros materiales para formar un compuesto. Uno de esos materiales es el plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). Anteriormente, los investigadores ya han llevado a cabo varios estudios para mejorar la resistencia del CFRP, pero la mayoría de ellos se han centrado solo en la optimización de la orientación de las fibras.
No obstante, esta aproximación no utilizaba todas las propiedades mecánicas del CFRP, ya que los investigadores dejaban sin cambios el grosor de las fibras y el peso del material.
En este contexto, el doctor Matsuzaki, junto con sus colegas de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS), propusieron un nuevo método capaz de optimizar las dos características simultáneamente. Esto les permitió reducir el peso del CFRP sin perder la resistencia.
De acuerdo con el estudio, publicado en la revista Composite Structures, su técnica consta de tres pasos: el proceso preparatorio, el iterativo y el de la modificación. Durante el preparatorio, se analiza el peso, la cantidad de las capas y el diseño de las fibras.
El proceso iterativo se utiliza para determinar la orientación de la fibra por la dirección de la tensión principal y calcular su espesor. Finalmente, durante el proceso de modificación se crea un “haz de fibras base” en el área que requiere una mejora de la resistencia. Luego se determina la orientación y el grosor final del material.
El método de optimización simultánea permitió reducir el peso del material en más del 5 por ciento (%), garantizando una mayor eficiencia de la transferencia de la carga en comparación con el método anterior.
“Nuestro método de diseño va más allá de la sabiduría convencional del diseño de compuestos, lo que hace que los aviones y automóviles sean más livianos, que puede contribuir a la conservación de energía y la reducción de las emisiones de CO2”, asegura Matsuzaki.
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