La fibra de carbono se utilizó por primera vez en la industria aeroespacial. Con el paso del tiempo, se ha utilizado ampliamente en diversas industrias. En la industria de la bicicleta, la fibra de carbono es el material principal utilizado en llantas de carbono de alto rendimiento debido a su excepcional relación resistencia-peso, rigidez y propiedades aerodinámicas. A continuación, se muestra un desglose detallado de cómo se utiliza la fibra de carbono en las llantas de carbono:
1.Tipos de fibra de carbono utilizados
A. Materias primas
Fibra de carbono basada en PAN:El más común (por ejemplo, Toray T700/T800/T1000) y ofrece un equilibrio entre resistencia y asequibilidad.
Fibra de carbono a base de brea:Se utiliza en aplicaciones de módulo ultra alto (por ejemplo, Mitsubishi Dialead), pero es más caro.
B. Formatos de fibra
Carbono unidireccional (UD):Las fibras corren paralelas para lograr la máxima rigidez en áreas que soportan carga (por ejemplo, lechos de radios, pistas de freno).
Carbono tejido (2D/3D): Tejidos entrecruzados (por ejemplo, 3K, 12K) para resistencia al impacto y rigidez torsional.
Bandejas híbridas:Combinado con Kevlar o fibra de vidrio para mayor durabilidad (común en llantas de grava/MTB).
2. Componentes clave de una llanta de carbono
A. Capas estructurales
Capa exterior:Carbono tejido para resistencia al impacto (por ejemplo, tejido 3K para acabado cosmético).
Cuerpo principal de UD:Fibras unidireccionales alineadas con la forma de la llanta para una rigidez óptima.
Refuerzos de alta tensión:
Agujeros para radios:Capas UD adicionales o inserciones de titanio para evitar grietas.
Gancho para cuentas (si está enganchado):Envolturas de carbono adicionales para asegurar el neumático.
Pista de freno (llantas con freno de llanta):Resina resistente al calor + recubrimientos cerámicos.
B. Tecnologías centrales
Diseño de núcleo hueco:Las cavidades internas o núcleos de espuma reducen el peso manteniendo la resistencia.
Forma toroidal:Los perfiles aerodinámicos (por ejemplo, los hoyuelos ABLC de Zipp) optimizan el flujo de aire.
Sin anzuelo vs. con anzuelo:Las llantas sin ganchos se basan en paredes laterales reforzadas en lugar de ganchos tradicionales.
3. Proceso de fabricación
Bandeja:Las láminas de carbono se cortan y se apilan en moldes con orientaciones de fibra precisas.
Infusión de resina:La resina epoxi une las fibras (preimpregnadas manualmente o automatizadas).
Curación:Alta presión/temperatura en un autoclave o horno.
Posprocesamiento:Mecanizado CNC para orificios de radios, pistas de freno y acabado de superficies.
4. Ventajas de rendimiento
Peso:30–50 % más ligero que las llantas de aluminio (por ejemplo, 1200 g frente a 1800 g para un juego de ruedas).
Rigidez:Mayor rigidez lateral para una mejor transferencia de potencia.
Aerodinámica:Los perfiles más profundos (50 mm+) reducen la resistencia a altas velocidades.
Durabilidad:Resistente a la fatiga (sin grietas por fatiga tipo metal).
5. Limitaciones
CostoLas llantas de carbono de alta gama son entre 2 y 5 veces más caras que las de aluminio.
Sensibilidad al impacto:Los golpes fuertes pueden provocar delaminación (menos tolerante que el metal).
Gestión del calor:Las llantas de carbono con freno de llanta requieren un descenso cuidadoso para evitar fallas en la resina.
