La fibra de carbono, de la pista de carreras a la carretera

Hace 30 años McLaren develó el primer auto de fibra de carbono de Fórmula-1. El MP4/1 cambió la forma en que los equipos de carreras pensaban acerca de la composición de los materiales. Finalmente, décadas después, las grandes empresas automovilísticas se lanzan a fabricar autos de fibra de carbono.

John Watson no tenía planeado ser una muñeco de pruebas humano.
Pero cuando en 1981 el McLaren MP4/1 se salió del circuito del Gran Premio de Monza se convirtió en un involuntario anuncio para una nueva tecnología de automóviles.
"Muchas personas en los paddock pensaron que estaba muerto. Sé que hubo gente que estaba viendo la televisión que comenzó a llorar", afirma Watson.
Su tristeza era injustificada. El joven piloto de carreras saltó ileso de la primera carrocería de un auto de fibra de carbono.
"Si hubiera tenido un accidente en un habitáculo tradicional de aluminio, sospecho que habría resultado herido porque aluminio es menos resistente que el carbono", afirma.
McLaren ha pasado a utilizar el material fabricado por el hombre en un intento de fortalecer y a la vez que reducir peso de sus coches de Fórmula-1.
En ese momento la idea era radical aunque la tecnología de fibra de carbono había sido conocida durante décadas.
La compañía química Union Carbide comenzó a experimentar con utilizar finos hilos de moléculas de carbono en tejido en los años '50.

Tomar la delantera

A lo largo de la siguiente década, el Reino Unido tomó la delantera, junto con investigadores del Establecimiento de Aerolíneas Real (que se convertiría más tarde en el Ministerio de Defensa) al desarrollar un proceso para fabricar fibras de carbono de alta resistencia reforzadas con resina.

Rolls Royce comenzó a usar materiales compuestos de fibra de carbono para fabricar partes de los motores de sus aviones. Sin embargo, se encontró con que el material se rompía al chocar con las aves en las pruebas que llevaron a cabo.
Durante un tiempo, la fibra de carbono cayó en desgracia, y para la década de los '80 la mayor parte del conocimiento se había trasladado al extranjero.
Cuando el diseñador de McLaren, John Bernard, tuvo la idea de crear autos de fibra de carbono para competir en carreras se topó con poco entusiasmo por parte de los fabricantes.
"Comenzamos a visitar y hablar con distintas compañías británicas que estaban fabricando componentes de fibra de carbono, como hélices de helicóptero. Nos dijeron que era efectivamente muy ambicioso y que no querían involucrarse", afirma Bernard.
McLaren consiguió finalmente construir su auto gracias a una compañía estadounidense, Hercules Aerospace.
John Barnard recuerda el escepticismo de los otros equipos de competición cuando se supo que McLaren había estado experimentando con construcciones de fibra de carbono.
Los rivales se referían a él como "plástico negro" y temían que se vaporizan en polvo de carbono en caso de accidente.
El accidente de John Watson en Monza echó por la borda todas las sospechas en un instante.
Además de eso, el coche más ligero de fibra de carbono también ganaba carreras, incluyendo el Gran Premio de Inglaterra 1981.
De pronto, otros equipos de F1 se vieron obligados a recuperar el terreno perdido.

Recuperar terreno perdido

Pero, al igual que la moda de alta costura, las ideas desarrolladas en la pista de carreras alcanzan con el tiempo la calle.
En los primeros en que se utilizaron compuestos de fibra de carbono fueron los ultra caros, como el McLaren F1 de 1992. Ferrari y Lamborghini, siguieron su ejemplo.

En 2011, McLaren lanzará su nuevo vehículo de carretera a base de fibras de carbono, el MP4 12C.
Sin embargo, durante años, el uso de fibra de carbono barata en el mercado de masas de los vehículos se ha relegado a productos decorativos, como revestimientos de palancas de cambio y tapones de gasolina de relleno.
Una de las razones por las que los grandes fabricantes de automóviles han sido reacios a utilizar fibra de carbono es la incertidumbre sobre su cadena de suministro, según explica Claudio Santoni, principal ingeniero de McLaren Automotive.
"Cada vez que hay un proyecto aeroespacial grande, los fabricantes de carbono suministran al proyecto y dejan a los pequeños programas, como el nicho de automóviles, sin material".
"Cuando los grandes fabricantes observan esto, está claro que no van a arriesgar sus grandes proyectos", le explica a la BBC Santoni.
Uno de estos proyectos, que succionan la fibra de carbono disponible y está en marcha en la actualidad, es el 787 Dreamliner de Boeing, que se construye principalmente con materiales compuestos.
Cada avión utiliza aproximadamente 35 toneladas de fibra de carbono de plástico reforzado (CFRP según sus cifras en inglés). Hasta la fecha, se han encargado más de 800 aeronaves.
Otras razones por las que la industria del automóvil prefiere ser prudente podría ser el costo más alto de la fibra de carbono, y la complejidad de su proceso de fabricación, en comparación con el aluminio o el acero.

Círculo virtuoso

Los expertos dicen que estos problemas disminuirán finalmente, a medida que el consumo generalizado genere un círculo virtuoso, en el que se produce la refinación de los procesos de fabricación y la reducción de los costos.
Aunque parece que el mensaje está llegando.
Uno de los principales fabricantes en dar el primer paso ha sido BMW.

El fabricante de automóviles de lujo ha anunciado planes para construir una gama de coches eléctricos para ciudad, bajo la submarca BMW-i, utilizando carrocería ligera de fibra de carbono.
La compañía ha firmado un acuerdo con la empresa alemana SGL Carbono y juntas planean construir una planta de fabricación de fibra de carbono valorada en US$100 millones en el estado de Washington, EE.UU.
El proyecto debería ayudar a eliminar el elemento de incertidumbre de la cadena de suministro, de acuerdo con BMW, a la vez que permitiría la especialización en fibra de carbono diseñada específicamente para los vehículos de carretera producidos en cadena.
En un jugada que tomó por sorpresa a los ejecutivos de BMW, su rival Volkswagen recientemente compró una participación del 8% en SGL Carbono.
Volkswagen presentó su prototipo de auto de fibra de carbono, el L1, lo que sugiere que la compañía también ve un futuro viable para los materiales compuestos.
Para no quedarse atrás, Audi y Mercedes-Benz han formado alianzas con otro fabricantes de compuestos de fibra de carbono, Voith.
Un tema que la industria automotriz tendrá que abordar es, sin embargo, el impacto ambiental de este material.
Los procesos para la fabricación de los materiales han evolucionado más rápido que los de reciclaje.

Reciclaje

Aunque los materiales compuestos son extremadamente duraderos, la vida útil más corta de otros componentes de los automóviles que los construidos con fibra de carbono, significa que estos llegarán en algún momento, al final de su vida útil.
Muchas técnicas de reciclaje actual debilitan las fibras, lo que reduce su utilidad.
Los científicos, incluyendo un equipo de la Universidad de Nottingham, han comenzado a desarrollar maneras de separar los compuestos en fibra y resina sin degradar el producto.
Así como los fabricantes de deportivos de gama alta utilizaron la fibra de carbono para encontrar una ventaja competitiva, el principal motor de producción de vehículos de carretera será probablemente financiero.
El creciente aumento del precio del petróleo han llevado a los automovilistas a demandar vehículos más económicos, y a acarrear las pesadas cargas del costo de acero o aluminio.
"Con el fin de mejorar la eficiencia en cualquier cosa, tienes que hacerlo más ligero", afirma John Barnard de MacLaren.
"El peso ligero es un hecho en términos de rendimiento, y la única manera que sé de hacer las cosas más ligeras es utilizar otro material. Ese material es la fibra de carbono".
"Esa es la conclusión a la que llegué hace 30 años", concluye Barnard.

BBC Mundo