Materiales Composite

INTRODUCCIÓN:

Introducción a los materiales compuestos

Obtención del producto:

Los composite son materiales compuestos como su propio nombre indica, por lo tanto las materias primas pueden ser de cualquier origen ya sean de un material orgánico como sintético. Siempre y cuando uno haga de elemento de cohesión (conglomerante) y otro de refuerzo (fibra)




Propiedades de los materiales:

Las principales características de los materiales compuestos son:

  • Alta resistencia:Los materiales compuestos tienen una alta resistencia en relación a su peso.
  • Baja densidad:Los materiales compuestos proporcionan una buena resistencia por unidad de peso, no como en el caso de los metales, ya que su densidad es mayor.
  • Flexibilidad de formas:Debido a que las fibras de refuerzo se pueden trabajar con mayor facilidad que  otros materiales antes del proceso de curado de la matriz, se pueden realizar una gran variedad de formas y acabados.
  • Alta resistencia dieléctrica:Los materiales compuestos son aislantes eléctricos.
  • Gran capacidad de consolidación de partes:Los materiales compuestos permiten el ensamblaje de componentes, reduciendo así el número de elementos y por lo tanto, necesitando menor número de uniones.
  • Resistencia a la corrosión:Esta propiedad viene determinada por el tipo de matriz que se utiliza. De esta manera se puede seleccionar matrices con resistencia a cualquier medio corrosivo.
  • Comportamiento a fatiga:El comportamiento a la fatiga de los compuestos es bueno. Al ser materiales amorfos, es decir, no tienen una estructura ordenada, no sufren los mismos efectos de fatiga que los metales y su resistencia es mayor.
  • Reducción de costes de mantenimiento:Al tener una buena resistencia a la fatiga y presentar muy buena resistencia a la corrosión se reducen las tareas de mantenimiento y costes de reparación.



Diferentes tipos:

Clasificación:

Los materiales compuestos se pueden dividir en cuatro grandes grupos:

clasificacion

Materiales compuestos reforzados con partículas

Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas y uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil.

Tipos:

Compuestos con partículas propiamente dichas.

La fase es generalmente Materiales compuestos endurecidos por dispersión

El tamaño de la partícula es muy pequeño. A temperaturas normales, estos compuestos no resultan más resistentes que las aleaciones, pero su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Su resistencia a la termo fluencia es superior a la de los metales y aleaciones.

Sus principales propiedades son:

  1. un óxido duro y estable.
  2. El agente debe tener propiedades físicas óptimas.
  3. No deben reaccionar químicamente el agente y la fase.
  4. Deben unirse correctamente los materiales.

Materiales compuestos reforzados con fibras

Un componente suele ser un agente reforzante como una te: fibra de vidrio, cuarzo o fibra de carbono que proporciona al material su resistencia a la tracción, mientras que otro componente llamado matriz, que suele ser una resina como epoxi o poliéster, envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión. También, a menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. Algunos compuestos utilizan un agregado en lugar de una matriz.

Materiales compuestos estructurales

Están formados tanto por compuestos como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sándwich.

Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos.

Los paneles sándwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos)

Panel sandwich

Panel sándwich con núcleo en forma de panal

Ejemplos de Materiales Compuestos

1.Plásticos reforzados con fibra:

  • Clasificados por el tipo de fibra:

–  Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y hemicelulosa)

-Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP

-Plástico reforzado con vidrio (GRP, GFRP o, informalmente, “fibra de vidrio”)

  • Clasificados por la matriz:

-Termoplásticos reforzados por fibra larga.

-Termoplásticos tejidos de vidrio.

-Compuestos termoformados o termoestables.

2.Compuestos de matriz metálica o MMCs:

  • Cermet (cerámica y metal).
  • Fundición blanca.
  • Laminado metal-intermetal.

3.Compuestos de matriz cerámica:

  • Hormigón/Concreto
  • Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).
  • Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)
  • Adobe (barro y paja)

4.Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico

  • Madreperla o nácar
  • Concreto asfáltico

5.Madera mejorada

  • Contrachapado
  • Tableros de fibra orientada (OSB).
  • Trex
  • Weatherbest (fibra de madera reciclada en matriz de polietileno)
  • Pykrete (aserrín en matriz de hielo)



Proceso de fabricación:

PRE-PREG

prepreg_illustration_v5.jpg

Es el resultado del proceso de impregnar un conjunto de fibras en una línea de impregnación, previo al moldeado de la pieza requerida. En nuestras líneas de impregnación se fabrican pre-pregs con diversos tipos de fibras y resinas.

Tipo de piezas: Pre-impregnados de fibra de vidrio/ fibra de carbono.

HAND LAY-UP

Hand-Lay-up-Process

Proceso de fabricación manual en molde abierto, acondicionado para la operación con un  pulido previo y la aplicación de agentes desmoldeantes.

La resina utilizada se mezcla con un endurecedor que posibilita el posterior curado, una vez aplicada al refuerzo (capas pre-cortadas de fibras) depositado en el molde.

Tipo de piezas: piezas de grandes dimensiones, embarcaciones, carrocería, etc.

RTM

rtm_process.png

Proceso de fabricación de composites en molde cerrado. El refuerzo (capas pre-cortadas de fibras) se coloca en las dos partes que componen el molde, que queda cerrado mecánicamente.

Un tipo de resina termoendurecible de baja viscosidad se inyecta en el molde por la acción de una bomba. La pieza cura gracias a un ciclo térmico que se aplica al molde, ya que se trata de un molde calefaccionado.

Se consiguen piezas de buen acabado superficial en ambas caras con dimensiones regulares.

Tipo de piezas: gran variedad de tipo de piezas.

RESIN INFUSION

scrimp_proccess

En primer lugar, se dispone la fibra seca en un molde abierto. Posteriormente, se hace una bolsa de vacío sellando todo el perímetro. Mediante un proceso de vacío, se inyecta una resina de muy baja viscosidad, hasta que queda impregnada toda la fibra.

Tipo de piezas: Pequeñas series de piezas de grandes y medianas dimensiones.

PULTRUSIÓN

Pultrusion-Process

Proceso de fabricación en continuo para perfiles a base de fibras y resinas.

  • Se seleccionan los materiales de refuerzo (fibras), según las propiedades técnicas que deba cumplir la pieza junto a la matriz polimérica (resinas y aditivos).
  • El refuerzo está sometido a un proceso de estirado en continuo, quedando impregnado con la resina depositada en un baño anterior al molde, que dará geometría a la pieza.
  • La temperatura del molde garantiza la polimerización (endurecimiento) de la resina.
  • El perfil obtenido es una pieza termoestable.

Tipo de piezas: Perfilaría (vigas, barandillas…)




Aplicaciones:

Tales moléculas suelen formar estructuras muy resistentes y livianas; por este motivo se utilizan desde mediados del siglo XX en los más variados campos: aeronáutica, fabricación de prótesis, astro y cosmonáutica, ingeniería naval, ingeniería civil, artículos de campismo…

EDIFICACIÓN:

ODONTOLOGÍA:

AVIACIÓN:

avion.jpg

 VEHÍCULOS:




Reciclaje :

reci1.Disponibilidad de los residuos de composites: Pueden ser productos que ya han sido utilizados en una aplicación previa o productos de deshecho producidos durante los procesos de fabricación de nuevos productos.

2.Recolección, transporte y separación: Especialmente, en el reciclado de productos ya usados, la recolección, separación y transporte a los centros de reciclado resulta una etapa a menudo complicada por la presencia de otros sub-productos o contaminantes que pueden reducir la eficiencia del proceso de obtención del material reciclado si no se tratan convenientemente. El tamaño de los productos puede ser también un problema a la hora de transportarlos, como es el caso de los subproductos de aviación o palas de aerogeneradores, que, debido a su envergadura requieren de tratamientos previos “in situ” antes del transporte.

Reprocesado-reciclado: La aplicación de procesos físicos (mecánicos), tecnologías químicas, térmicas, o combinación de ambas, dependiendo del tipo de material, constituye el “corazón” del proceso de reciclado (Tabla 1). En la actualidad, hay una gran demanda de procesos de separación y recuperación eficientes que cumplan los requisitos de calidad del producto obtenido, regulaciones medioambientales y que sean económicamente eficientes.

tabla reci

4.Mercado de los productos de reciclado:Es también fundamental que los productos reciclados tengan una demanda en el mercado. La calidad de los mismos ha de ser adecuada para cumplir los requerimientos y sus precios han de ser competitivos en comparación con los productos vírgenes.




WebgrafiaBibliografia:

http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informesdelaconstruccion/article/download/568/643

http://www.composites-ate.com/tecnologias-de-fabricacion/

http://www.compositesblog.com/2016/08/what-is-composite-material.html

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.es/2011/07/materiales-compuestos.html

https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/88326/111451_FNB%20-%20Naval%20Composites%20-%20Los%20materiales%20compuestos%20y%20la%20insdustria%20naval.pdf

http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2012/11/materiales-compuestos.pdf

file:///C:/Users/FM2069/Downloads/Materiales%20compuestos%20o%20composites.pdf

http://www.interempresas.net/Reciclaje/Articulos/105966-Aprovechamiento-integral-de-los-composites-fuera-de-uso.html

https://es.wikipedia.org

http://www.navalcomposites.com/materiales-compuestos/




Aplicación para la encuesta:

Encuesta Materiales Compuestos(Composite)

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