WEBVTT

1
00:00:11.995 --> 00:00:17.044
[Orador 1]: Vamos a empezar hablando de compósitos.

2
00:00:17.428 --> 00:00:21.832
Si abres un libro sobre compósitos,
dependiendo del autor, vas a encontrar que

3
00:00:21.832 --> 00:00:25.027
el autor va a clasificar compósitos de una
manera diferente.

4
00:00:25.227 --> 00:00:28.434
Todos tienen su propia forma diferente de
clasificar compósitos.

5
00:00:28.634 --> 00:00:32.000
Por ejemplo, la gente dice, ok, podemos
clasificarlos por el tipo de matriz.

6
00:00:32.200 --> 00:00:35.056
Puedes tener compósitos de métrica de
polímeros, compósitos de métrica de metal,

7
00:00:35.056 --> 00:00:36.106
compósitos de métrica de cerámica.

8
00:00:36.306 --> 00:00:40.211
A veces la gente dice que quieren
clasificarlos por el tipo de

9
00:00:40.211 --> 00:00:41.211
reforzamiento.

10
00:00:41.214 --> 00:00:47.098
Dicen que van a ser compósitos de
reforzamiento de partículas o compósitos

11
00:00:47.098 --> 00:00:50.270
de reforzamiento de fibra continua.

12
00:00:50.470 --> 00:00:54.742
Entonces, van a encontrar diferentes
formas de clasificar materiales.

13
00:00:54.942 --> 00:01:00.783
Uno de los ejemplos de un compósito
reforzado de partículas son estos, estos

14
00:01:00.783 --> 00:01:02.892
son los magnéticos.

15
00:01:03.092 --> 00:01:07.632
Este es un trabajo que hicimos hace unos
años, donde estábamos mirando las

16
00:01:07.632 --> 00:01:12.546
propiedades mecánicas de los magnéticos
que se comparten de partículas, que eran

17
00:01:12.546 --> 00:01:16.511
partículas magnéticas de estos campos de
niadino, ironio y boron.

18
00:01:16.711 --> 00:01:19.155
y estaban envueltos en una matriz
polimérica.

19
00:01:19.355 --> 00:01:23.701
Este es un ejemplo de un compósito de
matriz polimérica.

20
00:01:23.901 --> 00:01:29.289
En este caso, tenemos plátanos.

21
00:01:29.489 --> 00:01:35.978
Puedes ver la forma de su reforzamiento, o
puedes tener estas hermosas esferas.

22
00:01:36.178 --> 00:01:38.598
Estos son dos ejemplos de compósitos de
reforzamiento de partículas o compósitos

23
00:01:38.598 --> 00:01:39.598
de matriz polimérica.

24
00:01:39.374 --> 00:01:42.762
Ahora, en este caso, lo que nos interesa
son las propiedades magnéticas de estos

25
00:01:42.762 --> 00:01:43.762
materiales.

26
00:01:43.640 --> 00:01:47.984
Pero aunque las propiedades magnéticas
sean el objetivo principal, al final del

27
00:01:47.984 --> 00:01:50.491
día, deben tener propiedades mecánicas
buenas.

28
00:01:50.691 --> 00:01:54.286
Si no se puede hacer un compósito que
resista, por ejemplo, la vibración en un

29
00:01:54.286 --> 00:01:57.742
automóvil, o incluso los procesos de
fabricación, nadie usará esos compósitos.

30
00:01:57.942 --> 00:02:03.202
Así que, en la mayoría de los casos,
estamos preocupados con las propiedades

31
00:02:03.202 --> 00:02:07.597
estructurales, pero hay muchas
aplicaciones funcionales, ya sea

32
00:02:07.597 --> 00:02:08.638
magnetismo,

33
00:02:08.838 --> 00:02:14.772
o electricidad piezo, o electricidad
térmica donde querríamos que el material

34
00:02:14.772 --> 00:02:20.306
tuviera integridad estructural y
sobreviviera en la fabricación y luego

35
00:02:20.306 --> 00:02:23.127
durante el servicio y operación.

36
00:02:23.327 --> 00:02:26.373
Estos son ejemplos de compósitos
reforzados de parícolas.

37
00:02:26.573 --> 00:02:32.043
Y luego en el otro campo tenemos los
compósitos reforzados de fibra.

38
00:02:32.243 --> 00:02:35.128
Y luego podrías tener fibras continuas.

39
00:02:35.328 --> 00:02:39.174
Y esas fibras continuas podrían ser
lavadas, y voy a mostrarte algunos

40
00:02:39.174 --> 00:02:40.277
ejemplos, o no lavadas.

41
00:02:40.477 --> 00:02:47.957
Y este es un ejemplo de una fibra cerámica

42
00:02:48.157 --> 00:02:50.319
un composito de métricas cerámicas
reforzadas.

43
00:02:50.519 --> 00:02:53.362
Lo que tienen aquí son fibras únicas.

44
00:02:53.562 --> 00:02:55.244
¿Pueden ver las fibras?

45
00:02:55.444 --> 00:02:57.326
Estas son fibras de carbón de silicona.

46
00:02:57.526 --> 00:03:00.169
Estas fibras se han envuelto en una
fábrica.

47
00:03:00.369 --> 00:03:04.773
Y esa fábrica ha sido infiltrada con una
métrica cerámica, en este caso, una

48
00:03:04.773 --> 00:03:06.355
métrica de carbón de silicona.

49
00:03:06.555 --> 00:03:09.397
¿Pueden ver el patrón de envuelto?

50
00:03:09.597 --> 00:03:11.700
Estas son todas las fibras que se han
encodado.

51
00:03:11.900 --> 00:03:15.767
Tienen fibras que salen del plano de la
pantalla.

52
00:03:15.967 --> 00:03:18.269
y luego esta pieza sólida es la matriz.

53
00:03:18.469 --> 00:03:24.328
Este ejemplo ha sido rompido y ahora
podemos ver todas las fibras saliendo del

54
00:03:24.328 --> 00:03:26.055
compás.

55
00:03:28.358 --> 00:03:29.419
Estos son ejemplos de fibras continuas.

56
00:03:29.619 --> 00:03:32.722
Estas son fibras que tienen ratios de
aspectos muy largos.

57
00:03:32.922 --> 00:03:35.565
De nuevo, se pueden tener en hueso o no
hueso.

58
00:03:35.765 --> 00:03:37.146
También se pueden tener estas fibras
continuas.

59
00:03:37.346 --> 00:03:43.346
Estas fibras pueden estar alineadas o
pueden ser distribuidas de manera random

60
00:03:43.346 --> 00:03:45.752
en el material.

61
00:03:46.291 --> 00:03:48.474
Ahora, esta idea de compósitos no es
nueva.

62
00:03:48.674 --> 00:03:54.463
La gente ha estado usando compósitos desde
hace miles de años, literalmente.

63
00:03:54.663 --> 00:04:00.371
Este es un ejemplo de adobe, donde se
mezcla lodo con paja, y eso es un

64
00:04:00.371 --> 00:04:06.347
compósito de métrica cerámica, si lo
piensas, donde las estrellas sirven el

65
00:04:06.347 --> 00:04:08.923
papel de reforzamiento.

66
00:04:09.123 --> 00:04:12.349
Y luego la muestra es la matriz.

67
00:04:12.549 --> 00:04:16.381
Y aunque estas personas no sabían mucho
sobre las mecanismos de fracción,

68
00:04:16.381 --> 00:04:20.746
realmente entendieron que estas estrellas
podrían ofrecer una fortaleza estructural

69
00:04:20.746 --> 00:04:23.728
para mantener los fracos en la muestra
desde la abertura.

70
00:04:23.928 --> 00:04:27.173
Estas son cosas que las personas han
estado haciendo durante 3.000 años.

71
00:04:27.373 --> 00:04:28.656
Y estos son compósitos.

72
00:04:28.856 --> 00:04:32.683
Y hoy tenemos la teoría que sabemos
sobre...

73
00:04:32.883 --> 00:04:37.488
el bridging y el toughening, eso es
exactamente lo que estaban haciendo.

74
00:04:37.688 --> 00:04:42.310
No sabían exactamente las matemáticas de
los factores de intensidad de estrés y los

75
00:04:42.310 --> 00:04:46.369
desplazamientos de la capa, pero en
realidad eso es exactamente lo que el

76
00:04:46.369 --> 00:04:47.599
material estaba haciendo.

77
00:04:47.799 --> 00:04:52.061
Las estrellas estaban ofreciendo un
mecanismo de bridging para mantener las

78
00:04:52.061 --> 00:04:54.647
capas en el molde de la capa de abrir y
propagar.

79
00:04:54.847 --> 00:04:59.497
Así que hemos estado usando compósitos por
un tiempo muy largo.

80
00:04:59.697 --> 00:05:05.196
Y luego, más recientemente, este es un
ejemplo de una fibra corta donde hay

81
00:05:05.196 --> 00:05:09.895
fibras de vidrio que están envueltas en
una métrica polimérica.

82
00:05:10.178 --> 00:05:12.795
En este caso, va a ser una epóxi.

83
00:05:12.995 --> 00:05:18.995
So let me show you a movie, and what
you're going to see is a process where we

84
00:05:18.995 --> 00:05:24.857
have automated the manufacturing of
chopped fibers in a polymeric matrix.

85
00:05:25.057 --> 00:05:31.057
We call this a P4 process, and this is a
technology that we have transferred to

86
00:05:31.057 --> 00:05:33.933
auto manufacturers.

87
00:05:34.133 --> 00:05:38.899
So let me run this movie and let you see
that one.

88
00:05:44.753 --> 00:05:50.090
[Orador 2]: Durante el proceso de preformación, la
fibra de reencuentro es puesta a través de

89
00:05:50.090 --> 00:05:55.427
guías mecánicas en una máquina robótica
que corta y spraya las secciones de fibra

90
00:05:55.427 --> 00:06:00.364
y un material de ligera en una pantalla,
típicamente formada como una parte

91
00:06:00.364 --> 00:06:01.364
terminada.

92
00:06:01.388 --> 00:06:03.673
Más fibra es programada para ser alocada a
áreas que no necesitan más estrés.

93
00:06:03.873 --> 00:06:09.873
El flujo de aire que sube a través de la
pantalla mantiene el hilo de fibra cortado

94
00:06:09.873 --> 00:06:12.085
en lugar.

95
00:06:12.285 --> 00:06:17.394
La sección transversal luego forza el aire
caliente a través del preformador para

96
00:06:17.394 --> 00:06:20.217
encender el hilo y preconsolidar el
preformador.

97
00:06:20.417 --> 00:06:24.218
Siguiente, un segundo robot mueve el
preformador al final del molde dentro de

98
00:06:24.218 --> 00:06:27.970
una presa donde una resina de molde de
reacción estructural de dos partes es

99
00:06:27.970 --> 00:06:29.191
inyectada en el preformador.

100
00:06:29.391 --> 00:06:32.052
El molde se cierra para facilitar la
distribución de la resina y la

101
00:06:32.052 --> 00:06:33.947
consolidación de partes mientras la resina
cura.

102
00:06:34.147 --> 00:06:40.147
[Orador 1]: So yesterday we were talking about
transportation and ways to improve fuel

103
00:06:40.147 --> 00:06:46.147
efficiency in automobiles, and using
composites is probably one of the best

104
00:06:46.147 --> 00:06:48.354
ways.

105
00:06:48.554 --> 00:06:51.480
Composites can be lightweight, can be
strong,

106
00:06:51.680 --> 00:06:56.526
Y dos de las razones por las que no han
sido adoptadas más ampliamente son, número

107
00:06:56.526 --> 00:07:00.415
uno, el coste y, número dos, el tiempo que
se necesita para procesar.

108
00:07:00.615 --> 00:07:04.726
Así que en este pequeño video, vos viste
esos armas robóticas, eso todavía es

109
00:07:04.726 --> 00:07:05.704
demasiado largo.

110
00:07:05.904 --> 00:07:10.232
Si hablas con personas en la industria del
auto, si no puedes hacer la pieza en 15 a

111
00:07:10.232 --> 00:07:11.232
20 segundos,

112
00:07:11.153 --> 00:07:12.153
no van a estar interesados.

113
00:07:12.274 --> 00:07:15.257
Y esta es una de las grandes desafíos con
los compósitos.

114
00:07:15.457 --> 00:07:19.121
¿Cómo puedes hacer una pieza como esta que
tiene fibras?

115
00:07:19.321 --> 00:07:21.564
Las fibras tienen que estar alineadas de
una manera determinada.

116
00:07:21.764 --> 00:07:25.705
Tienes que consolidar, obtener la forma
correcta en 15 segundos porque tienes un

117
00:07:25.705 --> 00:07:27.770
proceso de alineación que requiere 6
segundos.

118
00:07:27.970 --> 00:07:29.332
Ahora, si lo haces de metal, es muy
simple.

119
00:07:29.532 --> 00:07:34.397
Pones una pieza de metal, aquí viene una
máquina, ¡pum!, la estampas y así va.

120
00:07:34.597 --> 00:07:38.021
Si no puedes hacer eso con compósitos, las
personas no van a estar interesadas.

121
00:07:38.221 --> 00:07:41.260
Uno de los grandes desafíos al trabajar
con compósitos es, número uno, reducir los

122
00:07:41.260 --> 00:07:42.260
costes.

123
00:07:42.031 --> 00:07:45.325
Y voy a mostrarles algunos ejemplos del
tipo de trabajo que estamos haciendo para

124
00:07:45.325 --> 00:07:46.684
reducir los costes de compósitos.

125
00:07:46.884 --> 00:07:52.079
Pero, más importante, tienes que ser capaz
de hacer partes muy rápidamente y ser

126
00:07:52.079 --> 00:07:56.025
capaz de hacer eso de una manera muy
reliable y reproducible.

127
00:07:57.070 --> 00:08:04.806
El video muestra un ejemplo de fibras de
glas.

128
00:08:05.006 --> 00:08:06.490
Estas son las fibras más disponibles.

129
00:08:06.690 --> 00:08:08.715
Hay diferentes tipos de fibras.

130
00:08:08.915 --> 00:08:15.500
Tienes la glas A, que contiene

131
00:08:15.700 --> 00:08:20.455
Tiene un gran contenido de campanos de
alcalá y solo depende del tipo de

132
00:08:20.455 --> 00:08:22.030
aplicación que vas a usar.

133
00:08:22.230 --> 00:08:26.757
Las propiedades eléctricas no son tan
buenas.

134
00:08:26.957 --> 00:08:30.894
Por ejemplo, si quieres usar esto para
paneles de insulina, probablemente estarás

135
00:08:30.894 --> 00:08:32.666
mirando el tipo de fibras de eGlass.

136
00:08:32.866 --> 00:08:38.866
Así que si ves las líneas de transmisión y
ves estos polos hechos de compósitos para

137
00:08:38.866 --> 00:08:43.142
insulina, probablemente tendrán eGlass
como reencuentro.

138
00:08:43.342 --> 00:08:48.706
Si tienes una aplicación estructural donde
necesitas fuerza, probablemente vas a

139
00:08:48.706 --> 00:08:51.470
estar mirando el tipo de fibras S-Glass.

140
00:08:51.670 --> 00:08:55.373
Estas son probablemente 50% a 70% más
fuertes que E-Glass.

141
00:08:55.573 --> 00:09:00.648
Hay algunas aplicaciones donde realmente
necesitas insulina dieléctrica más que

142
00:09:00.648 --> 00:09:01.900
propiedades mecánicas.

143
00:09:02.100 --> 00:09:07.725
Y entonces estas fibras de tipo D-Glass
son las que se usan.

144
00:09:07.925 --> 00:09:10.408
Así que hay una gran industria de fibras
de glas.

145
00:09:10.608 --> 00:09:12.710
Hay muchas compañías que hacen fibras de
glas.

146
00:09:12.910 --> 00:09:13.910
Son de gran uso.

147
00:09:13.328 --> 00:09:19.328
Y, de nuevo, si vas a hacer un barco, una
canoa, incluso algunos tenis locales, vas

148
00:09:19.328 --> 00:09:26.106
a estar mirando a las fibras de plástico,
incluso para aplicaciones automotivas.

149
00:09:26.306 --> 00:09:29.591
Puedes hacer los paneles de cuerpo en un
coche usando fibras de plástico porque son

150
00:09:29.591 --> 00:09:30.393
bastante económicas.

151
00:09:30.593 --> 00:09:37.360
Este es un producto de alto valor y es uno
de los más usados.

152
00:09:39.383 --> 00:09:43.353
Hay otros tipos de fibras, las llamadas
fibras arámicas.

153
00:09:43.553 --> 00:09:45.393
Probablemente han escuchado de Kevlar.

154
00:09:45.593 --> 00:09:51.593
Si miras la protección militar o policial,
todos esos vestidos de baloncesto son

155
00:09:51.593 --> 00:09:55.083
hechos con fibras de arámide.

156
00:09:55.283 --> 00:09:57.326
Tienen una intención muy fuerte.

157
00:09:57.526 --> 00:10:01.110
Las propiedades de compresión no son tan
buenas.

158
00:10:01.310 --> 00:10:03.192
Pero las propiedades de tensión son muy
buenas.

159
00:10:03.392 --> 00:10:08.458
Y, de nuevo, han encontrado una gran
aplicación para aplicaciones balísticas.

160
00:10:08.658 --> 00:10:10.620
Ahí es donde encuentras la mayoría de las
fibras de arámide.

161
00:10:10.820 --> 00:10:13.794
Los helmetes son para los militares, los
vestidos son para la policía.

162
00:10:13.994 --> 00:10:15.277
People have used it in tires.

163
00:10:15.477 --> 00:10:22.409
Some aircraft tires, they use Kevlar as a
reinforcement for the tires.

164
00:10:22.609 --> 00:10:24.813
And again, there's a whole array of
fibers.

165
00:10:25.013 --> 00:10:29.839
You have Kevlar, you have e-glasses,
glass, and then you can do a comparison,

166
00:10:29.839 --> 00:10:31.364
for example, by density.

167
00:10:31.564 --> 00:10:32.647
This is the density of glass fibers.

168
00:10:32.847 --> 00:10:35.191
Look at the density of carbon fibers,
okay?

169
00:10:35.391 --> 00:10:37.194
Even the density of Kevlar.

170
00:10:37.394 --> 00:10:39.596
So whenever weight is important,

171
00:10:39.796 --> 00:10:44.345
vas a empezar a mirar tus fibras de
carbono o tus fibras Kevlar.

172
00:10:44.545 --> 00:10:49.452
Si tienes un soldado y está cargando 50
libras y está caminando por las montañas,

173
00:10:49.452 --> 00:10:52.279
no quieres darles un vestido que pesará 20
libras.

174
00:10:52.479 --> 00:10:55.024
Así que vas a estar buscando materiales
suaves.

175
00:10:55.224 --> 00:11:00.774
Es por eso que Kevlar ha sido tan popular
con los militares.

176
00:11:00.974 --> 00:11:04.919
Los módulos de junco son los módulos de
elasticidad, y eso te da una comparación.

177
00:11:05.119 --> 00:11:11.487
Esto es lo que obtienes con glas, 70 a 85
gigapascales de módulos.

178
00:11:11.687 --> 00:11:13.730
Mira la fibra de carbono.

179
00:11:13.930 --> 00:11:19.897
Estas son fibras ultra estrictas, 500 GPA,
esto es muy estricto.

180
00:11:20.097 --> 00:11:22.879
¿Qué son los módulos de acero?

181
00:11:23.823 --> 00:11:24.823
200, ¿OK?

182
00:11:24.444 --> 00:11:25.444
200 GPA.

183
00:11:24.985 --> 00:11:27.390
Eso es 30 millones de PSI, 200 GPA.

184
00:11:27.590 --> 00:11:36.007
Así que la fibra de carbono es al menos
dos veces más oscura que el hidrógeno.

185
00:11:36.207 --> 00:11:37.730
Kevlar, 135.

186
00:11:37.930 --> 00:11:43.441
Y tenemos la fuerza en la GPA, ¿OK?

187
00:11:43.641 --> 00:11:44.641
Miren esto.

188
00:11:44.803 --> 00:11:47.484
HS significa fuerza alta.

189
00:11:47.684 --> 00:11:52.922
Así que mira la fuerza, 5.6 GPa, HM es
para los módulos altos, es por eso que

190
00:11:52.922 --> 00:11:54.895
esta fibra es más estrecha.

191
00:11:55.095 --> 00:11:58.688
Así que es más estrecha, pero un poco peor
que esta, es más fuerte, pero no tan

192
00:11:58.688 --> 00:11:59.582
estrecha.

193
00:11:59.782 --> 00:12:03.992
Y luego, algo que la mayoría de los
ingenieros se preocupan es los valores

194
00:12:03.992 --> 00:12:08.490
normalizados de la fuerza en los módulos,
es lo que llamamos fuerza específica,

195
00:12:08.490 --> 00:12:12.982
donde divides la fuerza por la densidad o
los módulos específicos por la densidad.

196
00:12:13.182 --> 00:12:17.724
Y es por eso que las fibras de carbono
realmente vienen adelante,

197
00:12:17.924 --> 00:12:20.750
everybody.

198
00:12:20.950 --> 00:12:23.215
And then we were talking about the Weibull
theory.

199
00:12:23.415 --> 00:12:26.641
Obviously the properties are going to
depend on size.

200
00:12:26.841 --> 00:12:29.347
The smaller the diameter, the stronger the
fiber.

201
00:12:29.547 --> 00:12:34.785
So in this case you have fibers that range
from 5 to 25 microns in diameter.

202
00:12:34.985 --> 00:12:39.214
Y otra cosa que es importante aquí es la
temperatura máxima para la utilización.

203
00:12:39.414 --> 00:12:41.698
En el caso del plástico, puede subir a 350
grados Celsius.

204
00:12:41.898 --> 00:12:47.061
El carbono, en el exceso de oxígeno, puede
subir a 2.000 grados Celsius, 3.000 grados

205
00:12:47.061 --> 00:12:47.990
Celsius.

206
00:12:48.190 --> 00:12:52.219
Si tienes oxígeno, probablemente puedas
subir a 600 grados Celsius con el carbono.

207
00:12:52.419 --> 00:12:54.984
Sobre eso, la temperatura empieza a
oxidarse y perder sus propiedades.

208
00:12:55.184 --> 00:12:57.407
Con Kevlar solo puedes subir hasta 250°C.

209
00:12:57.607 --> 00:12:59.669
Y esto es solo un samplero.

210
00:12:59.869 --> 00:13:04.292
Si haces una investigación sobre fibras,
hay probablemente 200 tipos de fibras hoy

211
00:13:04.292 --> 00:13:05.292
en día.

212
00:13:05.215 --> 00:13:10.693
Y tenemos fibras de carbón de silicona,
fibras de nícalo, fibras de tirano, fibras

213
00:13:10.693 --> 00:13:13.505
de espectra para aplicaciones balísticas.

214
00:13:13.705 --> 00:13:17.509
Esto es solo un samplero breve de fibras
disponibles.

215
00:13:17.709 --> 00:13:19.552
Pero estas son las propiedades más
importantes.

216
00:13:19.752 --> 00:13:21.714
Modulo, fuerza,

217
00:13:21.914 --> 00:13:26.414
y normalizar estas propiedades,
especialmente en aplicaciones donde el

218
00:13:26.414 --> 00:13:27.885
peso va a ser importante.

219
00:13:28.085 --> 00:13:29.708
Y eso es el caso de los automóviles.

220
00:13:29.908 --> 00:13:32.393
Cuando estás diseñando un automóvil, el
peso va a ser importante.

221
00:13:32.593 --> 00:13:36.920
Es una de las cosas que estamos tratando
de reducir para mejorar la eficiencia del

222
00:13:36.920 --> 00:13:37.863
combustible.

223
00:13:38.063 --> 00:13:41.931
Entonces, ¿cómo puedes comprar fibras y
qué tipo de forma y forma obtienes?

224
00:13:42.131 --> 00:13:46.119
Bueno, puedes comprar madera aburrida y no
es diferente de la madera.

225
00:13:46.319 --> 00:13:49.265
Las fibras son aburridas en diferentes
patrones.

226
00:13:49.465 --> 00:13:53.072
Puedes tener madera gris donde tienes una
abertura bastante larga.

227
00:13:53.272 --> 00:13:57.721
Tienes los dedos de las fibras, pero hay
una abertura bastante larga.

228
00:13:57.921 --> 00:14:02.147
Tienes fibras híbridas donde combinas
carbón y Kevlar, por ejemplo.

229
00:14:02.347 --> 00:14:06.596
Tienes este mapa continuo, que es lo que
mostré para la estructura de fibra de

230
00:14:06.596 --> 00:14:08.638
vidrio que hicimos para el automóvil.

231
00:14:08.838 --> 00:14:14.838
Puedes comprar fibras en Roving, donde
cada toque puede tener entre 200 y 5.000

232
00:14:14.838 --> 00:14:19.216
fibras.

233
00:14:19.416 --> 00:14:21.881
Y luego tienes este tipo de estructura más
exótica.

234
00:14:22.081 --> 00:14:27.375
Estas son las 3D, 3D, preformadas, donde
tienes fibras que van en 3 direcciones.

235
00:14:27.575 --> 00:14:31.400
Pero estos tienden a ser muy caros y solo
puedes hacer esto con fibras que no sean

236
00:14:31.400 --> 00:14:32.308
muy duras.

237
00:14:32.549 --> 00:14:37.744
Cuanto más duras las fibras, más difícil
es arreglar la fibra en la tercera

238
00:14:37.744 --> 00:14:38.826
dirección.

239
00:14:39.026 --> 00:14:42.291
Estos son ejemplos de fibras
tridimensionales.

240
00:14:43.555 --> 00:14:46.038
Entonces, ¿por qué no usamos fibras de
carbono?

241
00:14:46.238 --> 00:14:49.883
Las fibras de carbono son fuertes,
fuertes, ligeras, excelentes propiedades.

242
00:14:50.083 --> 00:14:54.665
Y el motivo por el que no usamos fibras es
que toma mucha energía y por lo tanto es

243
00:14:54.665 --> 00:14:56.330
muy caro hacer fibras de carbono.

244
00:14:56.530 --> 00:15:01.500
Déjame mostrarte algunos videos de los
procesos asociados a hacer fibras de

245
00:15:01.500 --> 00:15:02.500
carbono.

246
00:15:02.557 --> 00:15:05.225
Lo que voy a mostrarte primero es una
secuencia de videos.

247
00:15:05.425 --> 00:15:08.538
Es un proceso convencional para hacer
fibras de carbono.

248
00:15:08.738 --> 00:15:13.718
Y les voy a mostrar algunas diferencias
dependiendo del tipo de precursor que

249
00:15:13.718 --> 00:15:15.619
usamos para hacer las fibras.

250
00:15:33.539 --> 00:15:35.302
Es una fibra de pan.

251
00:15:35.502 --> 00:15:37.105
¿Has escuchado de pan?

252
00:15:37.305 --> 00:15:39.689
Pan significa poliacrilo nitrónico.

253
00:15:39.889 --> 00:15:40.889
Es un campo orgánico.

254
00:15:40.791 --> 00:15:42.834
Es un precursor a las fibras de carbono.

255
00:15:43.034 --> 00:15:49.034
[Orador 2]: Durante el proceso de conversión de fibra
de carbono convencional, la fibra de pan

256
00:15:49.034 --> 00:15:55.034
cremada o mezclada se envuelve en un
módulo de pre-trabajo y procede a un

257
00:15:55.034 --> 00:16:02.347
proceso de calentamiento y estrechamiento
de fuego.

258
00:16:02.547 --> 00:16:05.790
Desde allí, entra el paso de oxidación.

259
00:16:05.990 --> 00:16:13.798
El material se oscurece en color de rojo a
negro mientras pasa por múltiples ofensas.

260
00:16:13.998 --> 00:16:17.606
Simultáneamente, el oxígeno es difusado en
las fibras, que se cruzan para aumentar la

261
00:16:17.606 --> 00:16:18.723
temperatura de la humedad.

262
00:16:18.923 --> 00:16:24.357
Normalmente, toma 80 a 120 minutos para
que el material pase por las ofensas, con

263
00:16:24.357 --> 00:16:29.391
la oxidación ocurriendo cuando la
temperatura del aire aumenta de 200 a 300

264
00:16:29.391 --> 00:16:30.493
grados Celsius.

265
00:16:32.078 --> 00:16:37.689
Luego, el material hace un solo paso a
través de dos oficinas de carbonización.

266
00:16:37.889 --> 00:16:43.680
La primera normalmente opera en 500 a
1,000 grados Celsius, la segunda en 1,000

267
00:16:43.680 --> 00:16:45.805
a 1,500 grados Celsius.

268
00:16:46.005 --> 00:16:50.677
Aproximadamente la mitad del material es
vaporizado durante la carbonización cuando

269
00:16:50.677 --> 00:16:54.153
el gas es deshidratado a través de un
sistema de incineración.

270
00:16:54.353 --> 00:16:59.763
El material restante es casi 100% carbón
puro, mientras que entra en un proceso de

271
00:16:59.763 --> 00:17:04.127
tratamiento de superficie que lo rende
compatible con resina química.

272
00:17:04.327 --> 00:17:09.555
Un polímero fin se aplica al carbón
durante el silencio, lo que protege la

273
00:17:09.555 --> 00:17:12.338
fibra y lo hace más fácil de gestionar.

274
00:17:12.538 --> 00:17:15.723
La fibra carbónica se deshidrata y se
empaqua, típicamente con la ayuda de un

275
00:17:15.723 --> 00:17:16.562
pulmón.

276
00:17:19.312 --> 00:17:21.324
[Orador 1]: Entonces, ¿qué obtenemos de ese video?

277
00:17:21.524 --> 00:17:26.704
¿Qué es la primera cosa que viene a tu
atención cuando miras ese video?

278
00:17:28.070 --> 00:17:30.494
cuánta energía necesita para hacer estas
fibras.

279
00:17:30.694 --> 00:17:31.694
Hay varios pasos.

280
00:17:31.736 --> 00:17:36.745
Estabilizas, oxidas, carbonizas, entonces
cada vez es un paso largo.

281
00:17:36.945 --> 00:17:37.945
Eso necesita mucha energía.

282
00:17:37.926 --> 00:17:39.790
Tienes que calentar esas ventanas.

283
00:17:39.990 --> 00:17:43.135
Y hay un tiempo de residencia largo.

284
00:17:43.335 --> 00:17:46.561
El tipo de precursor que usas es muy
importante.

285
00:17:46.761 --> 00:17:49.005
Así que hacer fibras de carbono no es
trivial.

286
00:17:49.205 --> 00:17:51.970
Necesita mucha energía, mucho tiempo.

287
00:17:52.170 --> 00:17:53.170
Es por eso que son estas fibras.

288
00:17:53.011 --> 00:17:54.011
son tan caros.

289
00:17:54.113 --> 00:17:57.963
En este caso usan pan, es uno de los
precursores.

290
00:17:58.163 --> 00:17:59.987
Hay muchos, muchos precursores.

291
00:18:00.187 --> 00:18:05.331
Hay uno llamado rayón, rayón, que es lo
que la gente usaba para hacer carpetas,

292
00:18:05.331 --> 00:18:06.321
alfombras.

293
00:18:06.521 --> 00:18:08.967
Puedes usar otro precursor para hacer
fibras de carbono.

294
00:18:09.167 --> 00:18:11.593
Voy a mostrarte uno basado en lignin,

295
00:18:11.793 --> 00:18:17.342
que es, de hecho, un desastre de la
industria de la procesación de papel.

296
00:18:17.542 --> 00:18:21.070
Y esto es interesante porque, como les voy
a mostrar, hemos sido capaces de hacer

297
00:18:21.070 --> 00:18:22.349
fibras de carbono de lignina.

298
00:18:22.550 --> 00:18:23.792
Ahora, lignina era desastre.

299
00:18:23.992 --> 00:18:28.654
Así que sabíamos sobre lignina y nos
aproximamos a empresas que hacen papel y

300
00:18:28.654 --> 00:18:29.701
les dijimos, ¿sabes?

301
00:18:29.901 --> 00:18:33.287
Tienes toda esta lignina y estás solo
quemándola.

302
00:18:33.487 --> 00:18:34.087
¿Tenemosla?

303
00:18:34.287 --> 00:18:39.252
Y cuando se dieron cuenta de que queríamos
el lignin para hacer fibras de carbono, no

304
00:18:39.252 --> 00:18:40.257
era más un gasto.

305
00:18:40.457 --> 00:18:42.420
Se volvió una comodidad, se volvió caro.

306
00:18:42.620 --> 00:18:46.727
Y eso es el negocio.

307
00:18:46.927 --> 00:18:52.266
Muchas veces, nosotros, los ingenieros,
decimos, oh, podemos tomar desgaste y

308
00:18:52.266 --> 00:18:55.160
podemos quemar desgaste para hacer
energía.

309
00:18:55.360 --> 00:18:58.174
Cuando la gente se da cuenta de que estás
usando desgaste para algo, no es más

310
00:18:58.174 --> 00:18:59.174
desgaste.

311
00:18:58.925 --> 00:19:02.589
Va a tener un valor y vas a tener que
pagar por eso.

312
00:19:02.789 --> 00:19:04.598
Ese es el sistema capitalista.

313
00:19:04.798 --> 00:19:06.847
Déjenme mostrarles el de lignin.

314
00:19:07.047 --> 00:19:09.913
Esto es muy importante porque

315
00:19:10.113 --> 00:19:16.661
Hemos estado usando fibras de alta calidad
para compósitos por muchos años.

316
00:19:16.861 --> 00:19:18.943
Empezamos a usarlas en el programa de
espacio.

317
00:19:19.143 --> 00:19:23.766
Si miras a los aviones militares, hemos
usado compósitos de fibra de carbono

318
00:19:23.766 --> 00:19:25.431
reforzados por muchos años.

319
00:19:25.631 --> 00:19:30.875
Si miras a tus coches de tenis, si miras a
tus esquís, si miras a los coches de

320
00:19:30.875 --> 00:19:35.986
Fórmula 1, hemos estado usando, en
aplicaciones muy nichas, fibras de carbono

321
00:19:35.986 --> 00:19:37.098
para compósitos.

322
00:19:37.298 --> 00:19:42.673
Así que nos acercamos a General Motors,
Ford, Chrysler, y les dijimos, sabes, si

323
00:19:42.673 --> 00:19:47.981
puedes empezar a usar combustible en tus
automóviles, vas a reducir el peso, no

324
00:19:47.981 --> 00:19:53.556
tienes que sacrificar ninguna seguridad,
te va a costar un poco más, pero reducirás

325
00:19:53.556 --> 00:19:59.198
el peso por, ya sabes, 20%, y por lo tanto
puedes usar un motor más pequeño, todo lo

326
00:19:59.198 --> 00:20:00.327
que hablamos ayer.

327
00:20:00.527 --> 00:20:03.951
Y la compañía de autos dijo, bueno,
¿cuánto me va a costar?

328
00:20:04.151 --> 00:20:07.473
Y yo dije, bueno, va a ser probablemente,
ya sabes, 10 dólares por milla.

329
00:20:07.673 --> 00:20:14.143
Dijimos, no jodas, si los haces por 5
dólares por quilo, los compro.

330
00:20:14.343 --> 00:20:18.183
Entonces volvimos a la tabla de dibujo y
cambiamos los precursores y tratamos de

331
00:20:18.183 --> 00:20:20.532
optimizar el proceso y bajamos a 5 dólares
por quilo.

332
00:20:20.732 --> 00:20:25.184
Entonces volvimos a la fabricación
automotriz, entonces teníamos esta

333
00:20:25.184 --> 00:20:30.684
organización con 4 GM y Krasner y dijimos,
ok chicos, ahora tenemos fibras, 5 dólares

334
00:20:30.684 --> 00:20:32.469
por quilo, ¿están interesados?

335
00:20:32.669 --> 00:20:36.397
Y ellos dijeron, bueno, no, no es
suficiente, tiene que ser 3 dólares por

336
00:20:36.397 --> 00:20:37.275
quilo.

337
00:20:37.475 --> 00:20:42.090
Así que volvimos 5 años atrás y ahora
estamos haciendo fibras de carbono de 3

338
00:20:42.090 --> 00:20:44.582
dólares por pound y todavía no es
suficiente.

339
00:20:44.782 --> 00:20:46.308
Las compañías de oro juegan ese juego.

340
00:20:46.508 --> 00:20:49.104
Los margen en la industria de oro son muy
pequeños.

341
00:20:49.304 --> 00:20:54.276
y realmente tienes que mostrar una ventaja
significativa en términos de no solo de

342
00:20:54.276 --> 00:20:55.754
performance, sino de costo.

343
00:20:55.954 --> 00:21:00.090
Sabes, la gente quiere pagar un par de
centavos en frente, aunque tengas una

344
00:21:00.090 --> 00:21:03.386
mejor performance, a veces el costo en
frente es muy importante.

345
00:21:03.586 --> 00:21:06.391
Así que hemos estado jugando ese juego con
la industria agrícola.

346
00:21:06.591 --> 00:21:08.811
Ahora estamos cerca de tres dólares por
pound usando este tipo de precoces de

347
00:21:08.811 --> 00:21:09.811
costo bajo.

348
00:21:09.416 --> 00:21:12.458
Déjame mostrarte el ejemplo de lignin.

349
00:21:25.248 --> 00:21:32.274
[Orador 2]: Esta animación ilustra el uso del lignano
como un precursor a la fibra de carbono.

350
00:21:32.474 --> 00:21:37.764
Un recurso sostenible y renovable, el
lignano es derivado de plantas húmedas

351
00:21:37.764 --> 00:21:39.861
como los árboles y el árbol.

352
00:21:40.061 --> 00:21:45.484
El lignano es el glúteo que conecta las
paredes de los árboles y comprueba más del

353
00:21:45.484 --> 00:21:47.128
30% de la masa de un árbol.

354
00:21:47.328 --> 00:21:50.345
Después de la harvestación, el árbol es
transportado a una tienda de chip para la

355
00:21:50.345 --> 00:21:53.250
conversión a chip de húmedo para el uso de
un plástico de pie por medio de una

356
00:21:53.250 --> 00:21:55.136
refinería biológica o una tienda de papel
de pulpo.

357
00:21:55.336 --> 00:22:01.336
At the biorefinery, lignin is dissolved
away from the cellulose into black liquor

358
00:22:01.336 --> 00:22:08.089
and ethanol is produced from the cellulose
contained in the wood chips.

359
00:22:08.289 --> 00:22:13.068
At the pulp mill, lignin is also dissolved
away from the cellulose into black liquor

360
00:22:13.068 --> 00:22:14.220
and the cellulose is

361
00:22:19.838 --> 00:22:21.304
[Orador 1]: ¿Ves ese licor negro?

362
00:22:21.504 --> 00:22:25.319
El licor negro huele horrible.

363
00:22:25.519 --> 00:22:29.375
Es uno de los procesos más asombrosos que
nunca encontrarás.

364
00:22:29.575 --> 00:22:34.116
pero aún tiene mucha energía, así que
estas compañías, especialmente en el sur

365
00:22:34.116 --> 00:22:38.421
de los Estados Unidos, Georgia, Nueva
Carolina, South Carolina, hay muchas

366
00:22:38.421 --> 00:22:43.081
industrias de papel y polvo también en el
Pacífico Norteeste, Oregon, Washington

367
00:22:43.081 --> 00:22:46.145
State, y usan eso para producir
electricidad localmente.

368
00:22:46.345 --> 00:22:49.565
Quiero decir, todo este licor negro tiene
mucha energía, así que muchas veces lo

369
00:22:49.565 --> 00:22:50.773
queman, pero es realmente un gasto.

370
00:22:50.973 --> 00:22:52.055
Así que eso es lo que te estaba diciendo.

371
00:22:52.255 --> 00:22:54.719
Todo este lignin estaba en el licor negro.

372
00:22:54.919 --> 00:23:00.919
Ellos lo estaban quemando, o simplemente
lo iban a quitar, hasta que se dieron

373
00:23:00.919 --> 00:23:10.804
cuenta de que podíamos usarlo.

374
00:23:11.004 --> 00:23:13.803
En la refinería biológica, el lignin se
disuelve de los células en el licor negro,

375
00:23:13.803 --> 00:23:14.667
y el etanol es producido.

376
00:23:18.125 --> 00:23:23.828
[Orador 2]: En el polvo, el lignano también se
disuelve de la celulosa en licor negro, y

377
00:23:23.828 --> 00:23:29.065
la celulosa en el árbol es usada
principalmente para la producción de

378
00:23:29.065 --> 00:23:31.763
papel, pero también de químicos.

379
00:23:31.963 --> 00:23:37.963
En ambos casos, el lignano es precipitado
de la licor negra, es lavado, y luego se

380
00:23:37.963 --> 00:23:40.772
desarrolla.

381
00:23:49.293 --> 00:24:07.258
Después, se extrude y se pelletiza.

382
00:24:07.458 --> 00:24:11.399
Los pellets pueden ser empaquetados y
enviados a otra instalación de producción,

383
00:24:11.399 --> 00:24:15.340
o pueden continuar al siguiente paso, como
ilustrado aquí, donde los pellets son

384
00:24:15.340 --> 00:24:16.987
metidos en un extrudador de melo.

385
00:24:17.187 --> 00:24:25.140
La combinación de calor y presión aumenta
el equilibrio.

386
00:24:25.340 --> 00:24:29.981
El lignano molido se inunda en un puente
metálico, luego a través de un cuchillo de

387
00:24:29.981 --> 00:24:34.556
extrusión creando filamentos muy finos que
se solidifican y se deshacen a la escuela.

388
00:24:34.756 --> 00:24:37.905
La combinación de la diametra del cuchillo
de extrusión y la velocidad de

389
00:24:37.905 --> 00:24:41.404
encendimiento determina la finalidad de la
diametra de los filamentos de lignano.

390
00:24:43.546 --> 00:24:47.706
[Orador 1]: Entonces, una vez que tienes los
filamentos de lignina, lo tomas a través

391
00:24:47.706 --> 00:24:49.555
del proceso que acabamos de ver.

392
00:24:49.755 --> 00:24:53.440
Lo carbonizas, oxidas, estabilizas y luego
obtienes tu fibra de carbono.

393
00:24:53.640 --> 00:24:57.783
Este es un ejemplo de cómo nosotros,
especialmente los ingenieros químicos,

394
00:24:57.783 --> 00:25:02.207
mirando todos estos procesos, encontramos
oportunidades de usar lo que solía ser

395
00:25:02.207 --> 00:25:04.155
desgaste para hacer fibras de carbono.

396
00:25:04.355 --> 00:25:09.684
Y haciendo esto, puedes reducir
significativamente el precio de las fibras

397
00:25:09.684 --> 00:25:14.547
y, esperamos, ayudarlas a introducirse en
una aplicación comercial.

398
00:25:18.308 --> 00:25:46.896
a veces

399
00:25:51.232 --> 00:26:21.996
[Orador 2]: ..................

400
00:26:22.906 --> 00:26:28.906
El pan es extrudido a través de un plato
en un vaso de solventación para formar los

401
00:26:28.906 --> 00:26:37.694
filamentos que aparecen aquí en las
extremidades finas.

402
00:26:37.894 --> 00:26:40.579
Una sección de cruz de filamento puede
tomar una variedad de formas.

403
00:26:40.779 --> 00:26:44.203
Los fibros de grado textil, como mostrado
aquí, son de la forma de un filamento.

404
00:26:50.277 --> 00:27:09.465
............

405
00:27:16.147 --> 00:27:22.147
El cruce de la fila sigue manteniendo su
forma mientras la diametra colapsa y se

406
00:27:22.147 --> 00:27:26.621
vuelve menos porosa.

407
00:27:26.821 --> 00:27:32.298
Siguiente, el aceite de acabado se aplica
para proteger las fibras y hacerlas más

408
00:27:32.298 --> 00:27:33.529
fáciles de manejar.

409
00:27:33.729 --> 00:27:38.507
Como ilustrado aquí, la diametra es ahora
aún más pequeña y la naturaleza porosa de

410
00:27:38.507 --> 00:27:40.018
la fila ha colapsado aún más.

411
00:27:40.218 --> 00:27:44.481
La fila es luego empaquetada, ilustrado
aquí por la cremación y la deshidratación.

412
00:27:46.842 --> 00:27:51.366
[Orador 1]: Y si se acuerdan, volvemos al primer
video, una vez que lo tengas, lo lleves a

413
00:27:51.366 --> 00:27:53.949
la caja y entonces tienes tus fibras de
carbono.

414
00:27:54.149 --> 00:27:59.097
Ahora, basado en la conversación que
tuvimos ayer, dame una razón por la que no

415
00:27:59.097 --> 00:28:03.138
nos gustaría usar panos precursores para
hacer fibras de carbono.

416
00:28:03.338 --> 00:28:05.679
Dame solo una razón.

417
00:28:07.282 --> 00:28:08.282
Esa es una.

418
00:28:08.403 --> 00:28:09.403
Muy bien.

419
00:28:08.703 --> 00:28:13.268
Dame otra.

420
00:28:13.468 --> 00:28:14.468
Energía.

421
00:28:13.728 --> 00:28:15.250
Necesita mucha energía para hacerla.

422
00:28:15.450 --> 00:28:17.050
Otra.

423
00:28:17.842 --> 00:28:19.265
viene del petróleo.

424
00:28:19.465 --> 00:28:23.228
Si recuerdan a Gerald Ford, tenemos que
reducir nuestra dependencia en el

425
00:28:23.228 --> 00:28:24.228
petróleo.

426
00:28:24.155 --> 00:28:28.183
El precio del petróleo va a $240 por
botella.

427
00:28:28.383 --> 00:28:32.138
Estamos luchando con los fabricantes de
petróleo para hacer $3 por pound de fibra

428
00:28:32.138 --> 00:28:33.053
de carbono.

429
00:28:33.253 --> 00:28:35.377
Tan pronto como el precio del petróleo va
a la pared.

430
00:28:35.577 --> 00:28:37.281
entonces simplemente se vuelve imposible.

431
00:28:37.481 --> 00:28:42.378
Así que este es el desafío en el que la
ingeniería química entra en la imagen,

432
00:28:42.378 --> 00:28:46.830
mirando a posibles precursores
alternativos que solían ser desgastos, y

433
00:28:46.830 --> 00:28:51.548
ahora usamos eso como alternativa para
reducir nuestra dependencia sobre todo.

434
00:28:51.748 --> 00:28:54.193
Así que es una forma en la que reducimos
nuestra dependencia sobre todo.

435
00:28:54.393 --> 00:28:59.389
Y obviamente, CO2, estos son procesos muy
intensos de energía.

436
00:28:59.589 --> 00:29:02.923
Una de las grandes posibilidades que
tenemos es, ¿podemos hacer estas fibras de

437
00:29:02.923 --> 00:29:05.266
una manera diferente para no tener que
gastar tanta energía?

438
00:29:05.466 --> 00:29:09.414
Porque el fondo de carbono, solo para
hacer las fibras, es astronómico.

439
00:29:09.614 --> 00:29:13.640
y luego la dependencia sobre el precursor.

440
00:29:13.840 --> 00:29:18.892
Esto es un desafío constante y esto es
algo que vas a encontrar en tu carrera

441
00:29:18.892 --> 00:29:19.892
profesional.

442
00:29:19.910 --> 00:29:25.449
El 80% va a ser el proceso de pensamiento,
la química, las reacciones químicas, el

443
00:29:25.449 --> 00:29:30.988
comportamiento mecánico y luego la otra
parte, la que puede acabar dominando es el

444
00:29:30.988 --> 00:29:32.010
costo.

445
00:29:32.210 --> 00:29:34.152
¿Cómo miramos el costo?

446
00:29:34.352 --> 00:29:35.794
¿Podemos mirar procesos alternativos?

447
00:29:35.994 --> 00:29:40.800
Siempre competimos, hay que tener un
mercado para las cosas.

448
00:29:41.000 --> 00:29:44.864
Las cosas que la gente quiere hacer son
encontrar aplicaciones múltiples de los

449
00:29:44.864 --> 00:29:48.878
precursores o de los productos finales,
porque una vez que encuentres aplicaciones

450
00:29:48.878 --> 00:29:51.572
múltiples, puedes aumentar el volumen y
reducir los costos.

451
00:29:51.772 --> 00:29:54.356
Así que ese va a ser un desafío constante.

452
00:29:54.556 --> 00:29:55.556
Entonces, como ingenieros,

453
00:29:55.717 --> 00:30:00.186
A veces no nos entrenamos en la escuela,
nos acabamos aprendiendo estas cosas

454
00:30:00.186 --> 00:30:03.771
cuando estamos en el trabajo, pero eso es
realmente una realidad.

455
00:30:03.971 --> 00:30:09.110
El costo de las tecnologías, el costo de
introducir las tecnologías es uno de los

456
00:30:09.110 --> 00:30:13.607
elementos más importantes que vamos a
tener que tomar en consideración.