Mejora de la resistencia de engranajes de CFRP mediante refuerzo híbrido con telas de fibra de carbono y fibras cortas

En los últimos años, la demanda de reemplazar engranajes metálicos por engranajes de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) ha ido en aumento debido a su alta resistencia específica y excelentes propiedades de amortiguación de vibraciones. Los métodos de fabricación convencionales incluyen el moldeo de resina reforzada con fibras cortas y el mecanizado de compuestos laminados. Sin embargo, un método de fabricación para mejorar la resistencia de los engranajes de CFRP no ha sido completamente establecido. En este estudio, se desarrolló un novedoso método de fabricación para mejorar la resistencia de los engranajes de CFRP. El método propuesto refuerza las flancos de los dientes con telas de fibra de carbono antes de verter resina reforzada con fibras cortas en un molde. Para evaluar la efectividad de este enfoque, se investigaron los efectos de la longitud de las fibras, el contenido de fibras y el número de capas de tela sobre la resistencia de los engranajes de CFRP. Se evaluó la resistencia a la flexión de los dientes del engranaje para verificar la viabilidad de este método. Los resultados indicaron que la mejora de la resistencia requiere aumentar la fracción de volumen de fibra mientras se asegura una dispersión uniforme de las fibras en la resina. Además, se encontró que aumentar el número de capas de tela mientras se suprime la delaminación interfacial entre fibras y resina mejora la resistencia de los flancos de los dientes. En conclusión, se obtuvieron valiosas ideas sobre la aplicabilidad de esta técnica de fabricación para producir engranajes de CFRP de alto rendimiento.