Caracteristícas principales

Una definición de los materiales compuestos puede ser la siguiente: estos materiales generalmente no se encuentran en la naturaleza porque son el resultado de una combinación tridimensional de al menos dos materiales químicamente diferentes entre ellos con interfaz de separación.
La combinación así obtenida tiene propiedades químicas – físicas que no se encuentran en los materiales individuales que la componen.

Varios MC se utilizan en estructuras como por ejemplo las empleadas en el Boeing 777 debido a su resistencia y ligereza, así co o la resistencia a la fatiga, a la corrosión y a los impactos.

Los MC se diferencian de los metales porque son la combinación de materiales diferentes entre sí en la composición o la forma.  Cada componente conserva su identidad en la mezcla final sin disolverse o fusionarse completamente en el otro.

El cemento armado es un excelente ejemplo de estructura de material compuesto donde cemento y acero conservan su identidad. Las barras de acero soportan las cargas de tensión mientras que el cemento soporta las de compresión.

En el campo de las construcciones aeronáuticas el término “estructuras de material compuesto” se refiere a combinaciones de tejidos y resinas en donde el tejido está empapado de resina y aún mantiene su identidad.

Los MC avanzados consisten en una nueva fibra de alta resistencia insertada en una matriz epoxídica.  El resultado es un ahorro de peso en las estructuras aeronáuticas, por ejemplo, debido a una mejor relación peso-resistencia.

Estructuras de grafito-epoxi permiten un ahorro de peso del 20% en comparación con el aluminio.  La reducción de los pesos es la ventaja más evidente en apoyo de la elección.  Otras ventajas en comparación con los materiales tradicionales incluyen la alta resitencia a la corrosión, y la resistencia a las cargas de tipo cíclico (fatiga).

La principal desventaja es debida en cambio a mayores costos.

Los MC híbridos se obtienen tipicamente añadiendo fibra de vidrio o kevlar a la matriz de base fibra – epoxi.  Las adiciones re realizan para obtener características específicas como la resistenza a la rotura o a los impactos. 

La adición de carbono-epoxi a las estructuras en fibra de vidrio, por ejemplo, aumenta la rigidez del conjunto.

La mayoría de los modernos materiales compuestos combinano con una matriz de resina termofraguante con refuerzos de fibra además de células de refuerzo como espumas duras y estructuras a nido de abeja (honeycomb).

Los refuerzos comúnmente utilizados son el vidrio, el carbono y las fibras aramida, estas últimas disponibles en diversas formas (continua, fragmentada, multiaxial o entretejidas).

Una elección apropiada de los tipos de refuerzo permite calibrar las características de fuerza y resistencia de la estructura final en casi todas las necesidades pedidas al producto acabado.

La fibra de vidrio es la fibra de refuerzo más utilizadas, de ahí el término GRP (glass reinforced plastic) y FRP (Fiber reinforced plastic) a menudo utilizados para describir los productos hechos  de materiales compuestos.

Las matrices de resina termofraguante más comúnmente usadas incluyen poliéster, epoxi, éster de vinilo y fenólicos. 

La elección de los tipos de resinas utilizadas permite variar las características relativas a las temperaturas de trabajo, a la resistencia a los agentes químicos y a la agresión de los agentes atmosféricos, a las propiedades de conductividad eléctrica y a la resistencia al fuego.

Casi todos los objectos fabricados con materiales tradicionales pueden también ser producidos utilizando materiales compuestos.

Mientras que el uso de materiales compuestos es casi la única opción para ciertos tipos de aplicaciones, la selección del material para ser utilizado es generalmente en función  de la duración requerida al producto acabado, del número total de las piezas a producir, de la complejidad de la forma, del ahorro en los costes de montaje y, por fin, de la experiencia en el uso de los materiales compuestos. En muchos casos, los memore resultados se obtienen por el uso combinado de materiales compuestos y materiales tradicionales.

Incluso los procesos productivos han evolucionado constantemente. Aunque el esparcimiento manual sigue siendo una técnica común, nuevas tecnica como la infusión al vacío abriran camino en sectores de alta tecnología como las aplicaciones aerospaciales para materiales compuestos.

Características de los materiales compuestos

• Alta resistencia y bajo peso
• Resistencia a la corrosión
• Duración

Los materiales compuestos tienen una mejor relación peso-resistencia en comparación con el aluminio y el acero y pueden ser ingenierizados para proporcionar una amplia gama de características relativamente a la resistencia al impacto, a la tensión y a la flexión.

Características de los materiales compuestos: opcionales

• Ignífugos
• Antiestático o con alta conductividad eléctrica
• Pigmentados o translúcidos