Bobinado de filamento
Fibra empapada en resina enrollada sobre un mandril giratorio
El bobinado de filamento envuelve fibra empapada en resina alrededor de un núcleo giratorio llamado mandril, capa tras capa, como hilo en una bobina. Un carro móvil guía la fibra para que caiga en un ángulo exacto. Así se fabrican tuberías, bombonas de gas, depósitos de hidrógeno y carcasas de motores de cohete.
Cómo funciona
Alimenta la fibra. Unos rovings (haces sin torcer de fibra continua) se desenrollan de carretes y pasan por tensores, que los mantienen tensos de manera uniforme.
Empápala de resina. La fibra pasa sobre un tambor que gira en un baño de resina. Como alternativa, el towpreg (fibra ya empapada en resina, como una cinta fina de preimpregnado) se enrolla en seco.
Guíala sobre el mandril giratorio. Un carro con un ojo de entrega (la guía de la que sale la fibra) va y viene mientras el mandril gira. Un ordenador sincroniza los dos movimientos.
Construye las capas. La velocidad del carro en relación con el giro fija el ángulo de la fibra: cerca de 90° en las capas circunferenciales, un ángulo fijo en las capas helicoidales, cerca de 0° en las capas polares sobre los extremos. Las capas se apilan hasta que la pared es lo bastante gruesa.
Cura y luego retira el mandril. La pieza cura (la resina se endurece), a menudo en un horno mientras sigue girando. Después se saca el mandril, o se queda dentro como forro, como en la mayoría de los depósitos a presión.
Datos clave
- Materiales
- Fibra de vidrio (la más habitual), carbono o aramida (una fibra sintética tenaz); resina epoxi, poliéster o viniléster
- Piezas típicas
- Tuberías, recipientes a presión, depósitos de gas y de hidrógeno, árboles de transmisión, postes, carcasas de motores de cohete
- Tamaño de pieza
- Desde tubos de unos pocos centímetros de ancho hasta depósitos y tuberías de varios metros de diámetro
- Precisión
- Superficie interior tan precisa como el mandril; ángulo de fibra y espesor de pared controlados capa a capa
- Acabado superficial
- Interior liso; exterior con estrías por las bandas de fibra salvo que se lije, se envuelva o se recubra
- Tamaño de lote adecuado
- Desde grandes depósitos únicos hasta decenas de miles de bombonas al año en máquinas multihusillo
- Coste de utillaje y máquina
- Mandriles de cientos a cientos de miles de dólares; máquinas de decenas de miles a millones
- Velocidad
- Minutos para un tubo pequeño; horas para un depósito grande, más el tiempo de curado
Ventajas y límites
Ventajas
- Las fibras se mantienen continuas y se colocan en ángulos exactos: resistencia muy alta para el peso
- Ideal para piezas bajo presión interna, como depósitos y tuberías
- Muy automatizado y repetible
- Poco desperdicio de material
Límites
- Solo formas que pueden girar: tubos, cilindros, cúpulas y cuerpos casi redondos
- Las formas cóncavas son difíciles, porque la fibra hace puente sobre los huecos
- La superficie exterior es rugosa si no se termina
- El mandril debe salir, salvo que se quede como forro
Dónde se usa
- Energía y gasDepósitos de hidrógeno y gas natural para vehículos, bombonas de GLP
- Química y aguaTuberías y depósitos de almacenamiento a prueba de corrosión
- Aeroespacial y defensaCarcasas de motores de cohete, tubos de lanzamiento, botellas a presión
- Automoción e industriaÁrboles de transmisión de carbono, rodillos, cilindros hidráulicos
- Deporte y ocioMangos de palos de golf, piezas de bicicleta, botellas de aire para buceo y paintball
Cómo reconocerlo
- Un dibujo de rombos cruzados de bandas de fibra en el exterior, a veces visible bajo la resina transparente.
- Formas redondas o de cápsula con extremos abombados y una pequeña abertura en uno o ambos polos.
- Una superficie interior lisa y exacta y un exterior ligeramente estriado.
Compáralo con
Míralo
Rock West Composites · Cómo se moja la fibra y se enrolla sobre un mandril giratorio
Vashishtha Research · Bobinado húmedo junto al bobinado en seco en una máquina pequeña
Composites Central · Un gran depósito de fibra de vidrio bobinado en una fábrica
MIKROSAM · Una línea automatizada que bobina y cura bombonas de gas
Ver fotos reales
- Wikipedia: Bobinado de filamento — el proceso, los patrones de bobinado y los productos
- Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons
Recuerda
- La fibra empapada en resina se enrolla alrededor de un mandril giratorio mediante un carro móvil.
- La relación entre la velocidad del carro y el giro fija el ángulo de la fibra.
- Es el proceso preferido para tuberías ligeras y resistentes y depósitos a presión.
Más en Materiales compuestos
Los 100 procesos
10.1Laminado manual y curado en autoclaveCapas de preimpregnado apiladas en un molde, ensacadas al vacío y curadas con calor y presiónAbrir la lección
10.2Moldeo por transferencia de resina e infusiónFibra seca en un molde; resina líquida empujada (RTM) o aspirada por vacío (infusión)Abrir la lección
10.3PultrusiónFibras estiradas a través de resina y de una matriz caliente, sin pararAbrir la lecciónPruébalo
Pon la IA a trabajar en tu CAD.
Modela piezas, genera planos y automatiza el trabajo repetitivo dentro de tu software CAD.