Fibra de carbono + epoxi (CFRP)

Propiedades físicas

Mecanizado con láser

⚠️ PELIGRO GRAVE: El procesado térmico o mecánico del CFRP genera partículas de fibra de carbono y humos de descomposición de la resina epoxi. Las fibras de carbono (diámetro 5–7 µm) tienen una morfología biodurable similar al amianto. La exposición crónica supone un riesgo oncológico potencial. Mascarilla FFP3/P3, aspiración HEPA y gafas herméticas son obligatorios.

CO₂: Corte láser CO2 posible en láminas finas (0,5–2 mm) con alta potencia: el carbono absorbe bien la radiación IR. Sin embargo, genera partículas de fibra de carbono (potencialmente cancerígenas) y quema la matriz epoxi con humos tóxicos. En el ámbito industrial se usa con sistemas de aspiración y filtración HEPA dedicados. No recomendado en espacios no equipados.

Diodo: El carbono absorbe bien a 450 nm: el marcado con láser de diodo de alta potencia es posible en superficies brillantes. Persiste el riesgo por partículas de fibra de carbono.

Fibra: Los láseres de fibra se usan industrialmente para el corte y marcado de fibra de carbono. Mismas advertencias de seguridad.

Mecanizado CNC / fresado

El fresado CNC del CFRP requiere fresas diamantadas PCD (Polycrystalline Diamond) o de carburo de tungsteno con recubrimiento diamantado específico para composites. Las fibras de carbono son extremadamente abrasivas: las fresas HSS o de carburo estándar se desgastan en pocos centímetros. Alta velocidad de husillo (24 000–30 000 RPM), avance medio-alto. Aspiración HEPA con boquilla directamente sobre la pieza: las partículas son invisibles y peligrosas. Considerar el mecanizado en baño de agua para piezas pequeñas.

Posprocesado

Lijado: Lijado en húmedo con papel de carburo de silicio. Las fibras salientes rayan el papel abrasivo rápidamente. Mascarilla FFP3 y guantes de nitrilo obligatorios incluso para el lijado manual. No lijar en seco.

Imprimación: La superficie brillante de fibra de carbono sarga 2x2 ya está estéticamente acabada. Para pintados mate aplicar una imprimación epoxi bicomponente ligera (rellena la textura tejida). En piezas de alta calidad estética se aplica un barniz epoxi para preservar el aspecto y proteger de los UV.

Encolado: Pegable con adhesivos epoxi estructurales bicomponente previa abrasión (grano 80) y desengrasado con acetona. La superficie debe quedar mate tras el lijado: las fibras de carbono en bruto tienen baja energía superficial. En aplicaciones aeroespaciales se usan adhesivos epoxi en película curados en autoclave.

Con el tiempo: Excelente resistencia a la corrosión y a los agentes atmosféricos. Los rayos UV degradan la matriz epoxi superficial (amarillea en 2–5 años) sin afectar a las fibras: barniz resistente a UV esencial para aplicaciones outdoor. El módulo elástico y la resistencia a la tracción son estables en el tiempo. Atención a la corrosión galvánica en contacto con metales (aluminio en particular): usar siempre una capa de fibra de vidrio o cinta como aislante.

Defectos comunes

• Delaminado bajo impacto de alta energía (CFRP frágil al impacto transversal comparado con su resistencia en el plano)
• Corrosión galvánica en la interfaz con piezas de aluminio o acero sin aislamiento eléctrico
• Desgaste inmediato con herramientas no dedicadas (HSS o carburo estándar) — herramientas de diamante obligatorias

Seguridad

EPI recomendados: mask_p3, eye_protection_goggles, gloves_nitrile

⚠️ ATENCIÓN: Las fibras de carbono son irritantes para la piel y los ojos. Las partículas generadas durante el mecanizado mecánico o térmico son potencialmente cancerígenas por inhalación. Guantes de nitrilo, mascarilla FFP3/P3 y gafas herméticas son obligatorios. Aspiración HEPA dedicada obligatoria. No soplar los residuos. La resina epoxi no polimerizada es un fuerte sensibilizante cutáneo.

Disponibilidad y formatos

Formatos comerciales: Tejido plain weave / sarga 2×2, 200–400g/m², Placa pre-laminada 0,5–5mm, Tubos y perfiles pultrudados, Prepreg (requiere autoclave)

Materiales relacionados

Fuentes

• ASTM D3039 — Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials
• ISO 14125 — Fibre-reinforced plastic composites — Flexural properties
• Toray — Carbon Fiber Composite Materials datasheet