Láseres ultracortos para dar estructura a componentes reforzados con fibra y eliminar sus recubrimientos

Los materiales reforzados con fibras llevan muchos años empleándose extensamente en la industria aeroespacial. Hoy día su utilidad se ha extendido a muchos otros sectores, como la fabricación de automóviles, la ingeniería médica o la construcción. Por ello, la demanda de materiales y métodos de procesado está creciendo con rapidez. Las altas prestaciones mecánicas de los componentes reforzados con fibras derivan de su composición adaptada a la cargas que deben acomodar, consistente en matrices de polímeros y fibras. El Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT ha desarrollado un método para eliminar las capas más exteriores de la matriz de polímero envolvente cercanas a la superficie, sin dañar las fibras que se encuentran por debajo.

Mediante el uso de pulsos láser ultracortos, el material de la matriz —que en general es una resina epoxi— se puede eliminar de forma local y con selectividad de profundidad; incluso puede llegar a eliminarse por completo. Con un control adaptado del proceso, es posible procesar la superficie de forma que las fibras adyacentes no sufran ningún daño. “Esto se consigue aplicando ajustes locales y selectivos a la potencia del láser y el guiado del haz”, según explica Christian Hordemann, científico del Fraunhofer ILT. “De este modo, el láser permite procesar incluso geometrías complejas y componentes en 3D”. Esta capacidad para procesar superficies sin alterar las fibras procesadas orientadas en función de la carga resulta particularmente interesante para la industria aeroespacial.

Un posible campo de aplicación de este nuevo método es la preparación de uniones sólidas entre materiales composites y otros componentes adyacentes. En una fase más avanzada, podrían llegar a depositarse plásticos heterogéneos por pulverización directamente sobre una estructura expuesta de fibra. El plástico rodearía las fibras y podría adherirse formando una unión cerrada. Este método también puede ser adecuado para otros pasos de trabajo subsiguiente, mediante adhesión. En algunas aplicaciones se cubre plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) u otros componentes plásticos con capas conductoras. En colaboración con el instituto Fraunhofer IST, los científicos del Fraunhofer ILT han desarrollado un método que permite suministrar componentes plásticos con una capa de cobre sólidamente unida, sin necesidad de utilizar productos químicos con Cr(VI), que son tóxicos. También es posible la metalización directa. El método se emplea para cubrir cuerpos de antenas y para cromar componentes decorativos ligeros.