Prueba de tejido preimpregnado de fibra de carbono

Servicio de Prueba de Tejido Preimpregnado de Fibra de Carbono – Ensayos de Materiales Compuestos Acreditados ISO/IEC 17025 para el Mercado Colombiano

El tejido preimpregnado de fibra de carbono (prepreg) es un material compuesto de alto rendimiento, compuesto por fibras de carbono impregnadas con una matriz polimérica (generalmente epoxi, fenólica o bismaleimida) en un estado de semicurado, que requiere almacenamiento controlado y curado final bajo calor y presión. Este material es fundamental en la fabricación de estructuras ligeras y de alta resistencia para aplicaciones aeroespaciales, automotrices, deportivas, de energía eólica y de construcción avanzada. La calidad y el rendimiento del prepreg dependen de propiedades críticas como el contenido de resina, la volatilidad, la reactividad química, la adhesividad, la viscosidad y, especialmente, las características mecánicas y térmicas después del curado. En un mercado como el colombiano, donde los sectores de la aviación, la automoción de alto desempeño y las energías renovables están en expansión, la verificación rigurosa del tejido preimpregnado es indispensable para garantizar la seguridad, la durabilidad y la eficiencia de los componentes fabricados. Nuestro laboratorio ofrece un servicio integral de prueba de tejido preimpregnado de fibra de carbono, aplicando métodos normalizados que abarcan desde la caracterización de la materia prima hasta la evaluación del material curado. Todos los ensayos se ejecutan bajo nuestra acreditación ISO/IEC 17025 (CNAS) y los informes generados son plenamente aceptados por las autoridades colombianas, incluyendo la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC), el Ministerio de Transporte, la Dirección de Impuestos y Aduanas Nacionales (DIAN) y la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH), siendo fundamentales para la homologación de materiales, el control de calidad en importaciones y la certificación de componentes estructurales en proyectos de alto valor tecnológico.

Muestras que Ensayamos Habitualmente

Nuestro laboratorio recibe una amplia variedad de tejidos preimpregnados de fibra de carbono en diferentes formatos, sistemas de resina y configuraciones. Entre las muestras típicas se incluyen:

Tejidos de fibra de carbono con resina epoxi – de curado en autoclave o en horno, con diferentes temperaturas de curado (120 °C, 180 °C) y velocidades de reacción.
Tejidos de fibra de carbono con resina fenólica – para aplicaciones de alta resistencia al fuego y baja emisión de humos.
Tejidos de fibra de carbono con resina bismaleimida (BMI) – para aplicaciones de alta temperatura (hasta 230 °C).
Preimpregnados uni-direccionales (UD) y de tejido plano – en diferentes gramajes (100 g/m², 200 g/m², 400 g/m²) y tipos de ligamento (tafetán, sarga, satén).
Preimpregnados con fibra de carbono T300, T700, T800 y M40 – de diferentes módulos (estándar, intermedio y alto módulo).
Tejidos con portadores de resina y con adhesivo de soporte – para aplicaciones de unión estructural.
Prototipos y nuevas formulaciones de resina – enviados por fabricantes para validación de propiedades y comportamiento en proceso.
Muestras curadas extraídas de paneles y componentes reales – para verificación de propiedades mecánicas y análisis de fallos.

Ensayos de Caracterización de Materia Prima – Resina, Fibra y Volátiles

Las propiedades del prepreg sin curar determinan su procesabilidad y la calidad final del componente. Nuestros ensayos evalúan la composición, la reactividad y la vida útil del material.

Contenido de resina (ASTM D3529 / ISO 11667 / NTC 5601) – se extrae la resina de una muestra pesada mediante digestión ácida o calcinación en horno, y se mide la pérdida de masa para determinar el porcentaje de resina y el de fibra. Este parámetro es crítico para garantizar la relación fibra/resina especificada por el fabricante.
Contenido de volátiles (ASTM D3530 / ISO 15040 / NTC 5602) – se calienta la muestra en una estufa a una temperatura específica (generalmente 120‑160 °C) durante un tiempo determinado, y se mide la pérdida de masa debida a la evaporación de solventes y humedad. Un alto contenido de volátiles puede provocar porosidad en el laminado curado.
Flujo de resina (sacudida) – ASTM D3531 / ISO 15041 / NTC 5603 – se coloca una muestra entre dos placas calientes bajo presión controlada y se mide la cantidad de resina que fluye, indicando la viscosidad y la capacidad de impregnación durante el curado.
Viscosidad y gel time (ASTM D4473 / ISO 11357-5 – adaptado para prepreg) – mediante reometría dinámica o mediante una prueba de placa caliente, se mide el tiempo de gelificación a la temperatura de curado, determinando la ventana de procesamiento y la reactividad del sistema resina.
Adhesividad (tack) – ASTM D3355 / método de pelado – se evalúa la pegajosidad del prepreg a temperatura ambiente, utilizando un dispositivo de pelado que mide la fuerza necesaria para separar capas de prepreg. Esta propiedad es crucial para el apilado y la manipulación en procesos de laminación manual o automatizada.
Peso por unidad de área (ASTM D3776 / ISO 3801 / NTC 5604) – se cortan probetas de área conocida y se pesan para verificar que el gramaje del tejido se corresponde con las especificaciones, tanto para la fibra como para el conjunto impregnado.

Ensayos de Comportamiento Térmico y de Curado – Reactividad y Estabilidad

La cinética de curado y las propiedades térmicas del prepreg determinan la temperatura y el tiempo de procesamiento, así como la resistencia final a la temperatura de servicio.

Calorimetría diferencial de barrido (DSC – ASTM D3418 / ISO 11357 / NTC 5605) – se mide el flujo de calor durante el curado (reacción exotérmica) y se determina la temperatura de inicio, el pico exotérmico y la entalpía de curado (J/g). También se utiliza para medir la temperatura de transición vítrea (Tg) del material curado, que indica su temperatura máxima de servicio.
Análisis termogravimétrico (TGA – ASTM E1131 / ISO 11358 / NTC 5606) – se calienta la muestra en atmósfera de nitrógeno o aire y se mide la pérdida de masa en función de la temperatura, identificando la descomposición de la resina y el contenido de cenizas (fibra). Esto permite evaluar la estabilidad térmica y la vida útil del material.
Análisis dinámico‑mecánico (DMA – ASTM D7028 / ISO 6721 / NTC 5607) – se somete la muestra curada a una vibración sinusoidal mientras se varía la temperatura, obteniendo el módulo de almacenamiento (E’), el módulo de pérdida (E’’) y la tangente de pérdida (tan δ). La temperatura del pico de tan δ se correlaciona con la Tg, pero además se obtienen los módulos de rigidez y amortiguamiento, que son críticos para aplicaciones de vibración.
Ensayo de curado por resistencia eléctrica (método de conductividad iónica) – se coloca un sensor entre capas de prepreg y se mide el cambio de resistencia durante el curado, determinando el momento en que se alcanza la gelificación y el grado de curado en tiempo real.
Ensayo de contracción por curado (ASTM D5931 / procedimiento interno) – se miden las dimensiones de una probeta antes y después del curado, calculando la contracción volumétrica, que puede influir en la fidelidad dimensional de la pieza final.

Ensayos Mecánicos en Laminados Curados – Resistencia Estática y a la Fatiga

Después del curado, el laminado de fibra de carbono debe cumplir con los requisitos de resistencia y rigidez para las aplicaciones estructurales. Nuestros ensayos cubren las principales solicitaciones.

Ensayo de tracción plana (ASTM D3039 / ISO 527-4 / NTC 5608) – se mecanizan probetas rectangulares de laminado en la dirección 0° (fibra) y 90° (resina), y se someten a una carga de tracción hasta la rotura, midiendo la resistencia a la tracción (MPa), el módulo de Young (GPa) y la deformación a la rotura (%). Este ensayo es esencial para verificar la transferencia de carga de la fibra a la matriz.
Ensayo de compresión plana (ASTM D6641 / ISO 14126 / NTC 5609) – se utilizan probetas con refuerzos de carga para evitar el pandeo, midiendo la resistencia a la compresión y el módulo de compresión, parámetros críticos para estructuras sometidas a cargas de aplastamiento.
Ensayo de flexión en tres puntos (ASTM D7264 / ISO 14125 / NTC 5610) – se apoya la probeta sobre dos soportes y se aplica una carga en el centro, determinando la resistencia a la flexión (MPa) y el módulo de flexión (GPa). Este ensayo es particularmente relevante para paneles y perfiles.
Ensayo de cizallamiento interlaminar (ILSS – ASTM D2344 / ISO 14130 / NTC 5611) – se utiliza una probeta corta y se aplica una carga de flexión en tres puntos con una relación de vano a espesor reducida, calculando la resistencia al cizallamiento interlaminar, que refleja la adherencia entre capas y es muy sensible a la calidad de la impregnación.
Ensayo de cizallamiento en el plano (ASTM D5379 / ISO 14129 / NTC 5612) – con probetas de V‑notched (método Iosipescu), se mide la resistencia al cizallamiento y el módulo de cizallamiento, que son importantes para estructuras sometidas a torsión o cortante.
Ensayo de impacto y compresión después del impacto (CAI – ASTM D7136 / D7137 / NTC 5613) – se aplica un impacto de baja energía sobre la probeta laminada y luego se mide la resistencia a la compresión residual. Este es el método estándar para evaluar la tenacidad y la tolerancia al daño, fundamental para aplicaciones aeroespaciales y automotrices en Colombia.
Ensayo de fatiga por tracción-tracción (ASTM D3479 / ISO 13003 / NTC 5614) – se aplica una carga cíclica (senoidal) a la probeta a un nivel de tensión determinado, registrando el número de ciclos hasta la rotura y construyendo la curva S‑N. Este ensayo es vital para componentes de vida infinita en aeronáutica.

Ensayos de Calidad de Laminado – Porosidad, Fibra y Defectos

La presencia de defectos internos, como porosidad o desalineación de fibras, puede reducir drásticamente las propiedades mecánicas. Nuestros métodos no destructivos y destructivos detectan y cuantifican estos defectos.

Ensayo de porosidad por microscopía (ASTM D2734 / NTC 5615) – se corta una sección del laminado y se analiza mediante microscopía óptica para determinar la fracción de poros y el tamaño de los mismos. Se utiliza un análisis de imagen para cuantificar el porcentaje de vacíos, que debe ser inferior al 2 % para aplicaciones estructurales.
Ensayo de contenido de fibra y de resina por digestión ácida (ASTM D3171 / ISO 1172 / NTC 5616) – se digiere la resina con ácido sulfúrico o peróxido de hidrógeno, y se pesa la fibra remanente, determinando el porcentaje de fibra en volumen y en peso, así como la densidad de la fibra y de la resina.
Inspección por ultrasonidos (ASTM E1495 / ISO 10308 – adaptado) – se utiliza un transductor de ultrasonidos en modo pulso‑eco para detectar delaminaciones, porosidades y otras discontinuidades en el laminado curado, generando un mapa C‑Scan que permite evaluar la integridad de la pieza.
Inspección por termografía infrarroja activa (ASTM E2582 / NTC 5617) – se aplica un pulso de calor y se registra la evolución de la temperatura superficial mediante una cámara termográfica, identificando defectos sub-superficiales que alteran la difusividad térmica.
Ensayo de orientación de fibras por microscopía o radiografía (ASTM E94 / NTC 5618) – se verifica que la orientación de las fibras en el laminado coincide con la configuración de apilado especificada, midiendo los ángulos de las capas mediante análisis de imagen de secciones pulidas o mediante radiografía de alta resolución.

Ensayos de Envejecimiento y Durabilidad Ambiental

Los componentes de fibra de carbono pueden estar expuestos a humedad, temperatura y radiación UV en servicio. Nuestros ensayos evalúan la resistencia a estos factores.

Ensayo de absorción de humedad (ASTM D5229 / ISO 62 / NTC 5619) – se sumerge la muestra en agua desionizada a 70 °C durante 7 y 14 días, midiendo el aumento de masa y calculando el coeficiente de difusión. Se evalúa el efecto en la Tg y en las propiedades mecánicas después del acondicionamiento.
Ensayo de envejecimiento térmico (ASTM D3045 / ISO 2578 / NTC 5620) – se expone el laminado a temperaturas elevadas (por ejemplo, 150 °C o 200 °C) durante 1000 horas, midiendo la retención de propiedades mecánicas y el cambio de color, y se evalúa la pérdida de masa por termogravimetría.
Ensayo de resistencia a la radiación UV (ASTM G154 / ISO 4892-3 / NTC 5621) – se expone la muestra a ciclos de luz UV y condensación durante 500 horas, y se mide el cambio de color (ΔE*) y la pérdida de brillo, así como la posible disminución de la resistencia interlaminar.
Ensayo de fluencia y relajación (ASTM D2990 / ISO 899-1 / NTC 5622) – se aplica una carga constante a la probeta en flexión o tracción, y se registra la deformación en función del tiempo, determinando la susceptibilidad a la deformación plástica bajo carga sostenida.

Informes de Ensayo y Reconocimiento en el Contexto Industrial Colombiano

Todos los procedimientos descritos están dentro del alcance de nuestra acreditación ISO/IEC 17025, con equipos calibrados periódicamente (máquinas universales de ensayo, DSC, TGA, DMA, equipos de ultrasonidos, etc.) y trazabilidad a patrones internacionales (NIST, PTB). Nuestros informes de ensayo se emiten en español e incluyen:

Identificación completa del prepreg (fabricante, tipo de fibra, resina, gramaje, lote, número de capas, temperatura de curado).
Descripción detallada de las condiciones de curado y post‑curado utilizadas para preparar las probetas.
Resultados numéricos de todos los ensayos realizados: contenido de resina (%), volátiles (%), flujo (%), gel time (min), Tg (°C), resistencia a la tracción (MPa), módulo (GPa), ILSS (MPa), CAI (MPa), porosidad (%), absorción de humedad (%), entre otros.
Curvas de DSC, TGA, DMA, curvas de tensión‑deformación, curvas S‑N, y resultados de C‑Scan con imágenes de los defectos.
Declaración de conformidad con las especificaciones del cliente y con los requisitos de las normas NTC 5600 (serie de compuestos de fibra de carbono) y las guías del Ministerio de Transporte para componentes aeroespaciales y automotrices, así como los criterios de aceptación de la SIC y la ANH para materiales de alto rendimiento.
Incertidumbre expandida (k=2) para las mediciones clave, calculada según la Guía ISO/IEC 98-3.
Fotografías macro de las probetas antes y después de los ensayos, así como imágenes microscópicas (SEM) de las zonas de fractura para análisis de modos de fallo (fallo de fibra, matriz, interlaminar).
Recomendaciones técnicas para la optimización del curado, la mejora de la calidad del laminado y la selección de materiales alternativos según los resultados obtenidos.

Estos informes son plenamente aceptados por la SIC para el registro de productos y la certificación de calidad, por el Ministerio de Transporte para la homologación de componentes estructurales en aeronaves y vehículos, por la ANH para materiales en el sector de hidrocarburos y por la DIAN para la clasificación arancelaria y la verificación de calidad en importaciones de tejidos y prepregs de fibra de carbono. Además, ofrecemos servicios de consultoría para el diseño de laminados, la selección del sistema de resina más adecuado y la optimización del ciclo de curado, contribuyendo a que nuestros clientes desarrollen productos de alta tecnología que cumplan con los estándares de seguridad, peso y durabilidad exigidos en los mercados aeroespacial, automotriz, deportivo y energético de Colombia y de la región andina.