He visto el futuro de la fibra de carbono, y va a transformar todo lo que te rodea
Gunnison, Utah, tiene un Subway, una gasolinera con gasóleo... y no mucho más. Es un pueblo pequeño y tranquilo a unas 2 horas al sur de Salt Lake City. Todo el mundo se conoce en Gunnison, pero no todo el mundo sabe el secreto mejor guardado de la ciudad: una de sus instituciones más orgullosas está a punto de cambiar una industria mundial a gran escala, todo con energía limpia y casi cero residuos.
En serio.
La fibra de carbono es un negocio sucio La fibra de carbono mola . Sin embargo, fabricar fibra de carbono es tedioso y genera muchos residuos que no pueden recuperarse en instalaciones de procesamiento "normales".
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Las capas de un producto tradicional de fibra de carbono se colocan a mano. Cada capa debe ser cortada y colocada con precisión por humanos, que tienen poco margen de error. Además, cada capa requiere un adhesivo para unir la estructura, lo que añade aún más complejidad y puntos de fallo.
Una vez colocadas las capas y el adhesivo, la unidad de fibra de carbono que se está fabricando suele tener que colocarse en una bolsa especial sellada al vacío sobre un molde para comprimir las capas y extraer el aire, lo que puede llevar varios días, dependiendo del artículo que se esté fabricando.
A continuación, las piezas de fibra de carbono se cuecen en un autoclave masivo (como un horno para pegar los adhesivos), lo que requiere que la temperatura se aumente y se enfríe a un ritmo específico. Al calentar y enfriar las piezas, es raro que dos piezas únicas tengan las mismas necesidades de calentamiento y enfriamiento. Eso significa que los hornos gigantes tienen que llenarse con una pieza específica, lo que significa que la instalación tiene que tener suficientes pedidos para que una tirada de producción merezca la pena, lo que también significa que el cumplimiento de otros pedidos tiene que esperar. ( Cuando llega un gran pedido de un cliente importante, la producción también puede retras arse).
Cada paso de este proceso requiere manos humanas y un proceso delicado, y aquí es donde la fibra de carbono se vuelve delicada: si, en cualquier fase, las cosas no salen a la perfección, la pieza producida no puede utilizarse y queda relegada al montón de basura. Si el error se produce en el calentamiento y el enfriamiento, puede perderse toda la producción.
La fibra de carbono tradicional no se puede reciclar y debe conservarse en un entorno refrigerado debido a sus capas adhesivas, que no son estables. La fibra de carbono tiene una vida útil corta; si no puedes utilizar el material congelado en unos seis meses, probablemente haya que desecharlo.
Si llegas a utilizar los materiales y fabricas algo que no está a la altura, nunca lo estará y punto. Normalmente, el 30% o más de los productos de fibra de carbono no cumplen las medidas de control de calidad por diversas razones.
Dado que la fibra de carbono es un proceso tedioso y delicado, la asequibilidad es un problema. Gran parte de la fabricación de fibra de carbono se realiza ahora en el extranjero para reducir los costes de mano de obra, lo que introduce otras preocupaciones, como los problemas laborales y de seguridad de los empleados.
Forge+Bond (y fibra de carbono) CSS Composites empezó como fabricante de prótesis. En la actualidad, CSS sigue fabricando fibra de carbono a gran escala. Fabrican piezas y componentes para algunas de las mayores empresas del planeta, incluidas varias compañías aeroespaciales. A nivel nacional, CSS y sus empresas hermanas constituyen uno de los mayores -si no el mayor- fabricante y proveedor de fibra de carbono de Estados Unidos.
Hace poco me invitaron a Gunnison para ver cómo se fabrica la fibra de carbono en una instalación tradicional y cómo ve CSS el futuro de la fabricación de fibra de carbono. Después de una visita a las instalaciones principales, me invitaron a una pequeña zona en los recovecos de la fábrica, donde había una única máquina y bobinas de material.
Un hombre manejaba la máquina y tenía montones de lo que más tarde supe que eran los inicios de una rueda de bicicleta de montaña de fibra de carbono Forge+Bond. Las bobinas eran de FusionFiber, un material de fibra de carbono que evita los adhesivos; en su lugar, FusionFiber utiliza nailon para unir las piezas. Cuando se calienta, el nailon actúa como adhesivo, uniendo capas y piezas.
La máquina gigante cortó varias capas de la bobina y colocó las piezas sobre una mesa antes de unirlas. Todo el proceso se realizó en un minuto y sustituyó al trabajo que más de una docena de personas realizarían en las instalaciones tradicionales durante varias horas o días. La máquina utiliza un proceso automatizado basado en diseños creados por humanos. Es como una impresora 3D: en lugar de construir una estructura, corta y pega capas de FusionFiber.
Después de que la máquina cortara, trazara y uniera las piezas, este conjunto de componentes en bruto se enviaba a otra parte de la máquina, que prensaba en caliente y enfriaba las capas; de nuevo, un proceso que duraba menos de un minuto y sustituía a varias horas-persona. El resultado era una pieza de fibra de carbono unida, flexible pero firme.
El futuro está matando al pasado Estas láminas unidas de FusionFiber se enviaban a otra instalación situada a unos cientos de metros, donde se sometían a un proceso que las convertía en mitades laterales de ruedas de bicicleta de montaña. Cada lámina se calentaba y moldeaba en una mitad de rueda, y luego se fusionaba con otra mitad. También hay una máquina que corta con precisión los agujeros para los radios y un equipo que coloca los radios en las ruedas con la tensión deseada. FusionFiber también se puede recortar con chorros de agua antes de darle el acabado a mano.
Algunos procesos no pueden automatizarse por completo. Como en la fabricación tradicional de fibra de carbono, el ser humano tiene un papel que desempeñar. Este nuevo método de procesamiento no supondrá la pérdida de puestos de trabajo, sino simplemente el reciclaje o la mejora de las cualificaciones del personal existente. Alguien que colocaba cuidadosamente capas de delicada fibra de carbono en las instalaciones tradicionales podrá algún día colocar capas hechas a máquina en moldes de diseño especial o manejar una prensa, por ejemplo.
Por toda esta "nueva" instalación, vi cajas gigantes de recortes de la fabricación de ruedas y ruedas que no pasaban las medidas de control de calidad. En una instalación tradicional, estas grandes cajas irían a parar al vertedero. Aquí, los recortes se destinan al rectificado y a la experimentación con nuevos productos.
¿Qué se puede hacer con las molduras de FusionFiber? Me llevaron a otra parte de las instalaciones donde estaban colocando moldes de FusionFiber, que luego se introducían en hornos especiales que calentaban y comprimían los moldes, lo que obligaba a la FusionFiber a adoptar la forma del molde.
Puede recalentarse porque FusionFiber utiliza nailon como agente de unión en lugar de adhesivos y laminados. Esto por sí solo es revolucionario. La fibra de carbono tradicional, con sus diversos adhesivos y capas, no puede recalentarse para utilizarla de otra forma, y si se troceara y utilizara en un molde como FusionFiber, se acabaría con un amasijo volátil y tóxico en lugar de un producto utilizable.
Esto significa que la FusionFiber también puede adoptar nuevas formas. Forge+Bond fabrica palancas de neumáticos con FusionFiber reciclada. Mi visita incluyó una parada en una estación en la que un técnico estaba moldeando piezas de tapicería para formar una palanca de neumático, que tardó 12 minutos en completarse. Las molduras se introducen en un molde, que luego se coloca en una prensa caliente durante un tiempo determinado antes de trasladar el molde a otra zona para que se enfríe adecuadamente. En cuestión de minutos, tenía una palanca de neumático utilizable, que, según el equipo, no necesita más tiempo de "curado" que el que tarda en alcanzar la temperatura ambiente.
El equipo de la planta me recuerda que las piezas fabricadas con materiales reciclados no son tan sólidas estructuralmente como los componentes de FusionFiber de primera producción, por lo que no veremos una rueda totalmente reciclada, por ejemplo. Tienen que tener en cuenta el grosor de la pieza y su finalidad. La fuerza extrema que experimenta una rueda y las condiciones variables que se dan en el ciclismo de montaña no son buenas para las ruedas recicladas.
Aún así, se puede hacer mucho con FusionFiber reciclada. Los materiales y procesos que utiliza Forge+Bond suponen menos residuos en comparación con la fabricación tradicional de fibra de carbono, y la posibilidad de reutilizar FusionFiber en otros componentes significa que el proceso sólo tiene un 0,7 por ciento de residuos. Los residuos que no pueden reciclarse son principalmente restos de polvo y astillas procedentes de la perforación y el recorte durante la producción.
Mientras recorría las instalaciones, un equipo trabajaba en la producción de un nuevo componente. Como cualquier prueba de investigación y desarrollo, los resultados eran en gran medida imperfectos, lo que casi no importaba; en lugar de acabar como basura, los artículos que el equipo intentaba moldear acabarían en los contenedores de reciclaje por los que pasé hace unos momentos.
Se trata de un cambio masivo en la fabricación de fibra de carbono Hay pocas cosas que no se puedan hacer con FusionFiber, que será el don y la maldición para CSS y Forge+Bond.
Una palanca de cubiertas es banal, pero un excelente ejemplo de por qué FusionFiber es importante. Al cambiar un neumático de bicicleta de montaña, se ejerce mucha presión sobre la palanca para extraer el neumático. Es una prueba de concepto para Forge+Bond, que demuestra que la FusionFiber reciclada produce artículos que siguen siendo utilizables y no delicados o decorativos.
FusionFiber también tiene una vida útil casi ilimitada. Los componentes tradicionales de fibra de carbono tienen complejos sistemas de etiquetado y códigos para indicar cuáles son las capas y los adhesivos. Cuando pregunté cuánto tiempo llevaban las bobinas de FusionFiber en la estantería, cerca de la máquina solitaria, cortando y fusionando capas, nadie lo sabía. No importaba. No es perecedero.
El futuro de la fibra de carbono Tenemos una buena opinión de las ruedas Forge+Bond. Estas ruedas, a pesar de su increíble rendimiento, también son pruebas de concepto. Muestran al mundo que FusionFiber puede utilizarse para fabricar un producto de fibra de carbono que resista el desgaste más riguroso que el ser humano pueda someterle.
Pero no se trata de productos para el usuario final. No estamos aquí para contarle todo lo que FusionFiber puede hacer, porque FusionFiber puede hacer cualquier cosa que la fibra de carbono tradicional pueda hacer. Se trata de lo que FusionFiber puede hacer que los materiales y procesos tradicionales no pueden.
Después de visitar las instalaciones, me llevaron de vuelta a Salt Lake City para coger mi vuelo de regreso a casa. Yo estaba corriendo a través de todas las cosas Fusionfiber podría hacer, en realidad, yo estaba tratando de pensar en algo que no podía hacer. Fallé. Quiero que mis fijaciones de snowboard sean de FusionFiber. También llevaría equipaje FusionFiber. ¿Sería útil para esquiar? La mente se acelera una vez que has visto el futuro.
El viaje en coche fue tranquilo; al final, uno de mis anfitriones preguntó: " Entonces, ¿te has vuelto loco ?".
"¿Vais por ahí señalando cosas y diciendo 'vamos a hacer eso '?", pregunté.
Hubo un breve silencio y luego una carcajada: " Básicamente, sí ".
Es un concepto apasionante: señales de tráfico, cubiertas de cajas de servicios públicos, plataformas de exposición de pasteles y galletas en panaderías, dispensadores de servilletas, conos de peligro para la carretera, pomos de puertas, piezas de ajedrez, equipos de entrenamiento, tazas de café, cuernos de zapatos y componentes de satélites en el espacio o en las profundidades de la superficie del mar. Todo esto y mucho más es posible con FusionFiber. El futuro de las cosas podría ser totalmente circular. Es alucinante.
Y si me equivoco y realmente no podemos hacer todas esas cosas con FusionFiber, qué más da: de todos modos, todo es reciclable. Harán otros productos fantásticos en los que no he pensado.
Sólo espero que los que he pensado lleguen pronto.
