Comparación entre las técnicas de fabricación de compuestos “infusión por vacío” y “laminación manual”

Abstract

Este trabajo aborda una comparación entre las técnicas de procesamiento de materiales compuestos conocidas como moldeo manual o hand lay up (HLU) e infusión por vacío (VI). Estos métodos de procesamiento son muy utilizados en la industria, especialmente en las pequeñas y medianas empresas locales y tiene especial interés en la región atlántica de nuestro país. Son dos técnicas con campos de aplicación similares por lo que la elección de una por sobre la otra no es trivial. Teóricamente, el proceso de infusión por vacío debería permitir obtener piezas de mejor calidad que el proceso de laminación manual por dos factores principales: mayor contenido porcentual de refuerzo en el laminado (aplica presión externa aplicada sobre la preforma) y menor porosidad en el compuesto obtenido (el proceso de impregnación se lleva a cabo en una cavidad de moldeo sometida a vacío). Si bien existe gran cantidad de información en la literatura comparando ambas técnicas, los resultados reportados son muchas veces opuestos a los esperados o bien en la descripción del procedimiento experimental se omite información sobre procedimientos y variables de proceso que podrían tener influencia en los mismos. La motivación de este trabajo surge de la necesidad de generar información confiable determinando en qué condiciones de proceso resulta beneficioso el uso de una técnica o la otra, desde el punto de la calidad del material obtenido. De esta manera, el objetivo de este trabajo es propone identificar las variables de procesamiento y las características de la materia prima que afectan significativamente al resultado obtenido por ambos procesos y cuantificar las diferencias en las propiedades de los materiales compuestos fabricados y en la calidad de las piezas obtenidas, de modo de poder contar con criterios útiles para la selección entre los métodos mencionados. Para comparar ambos procesos y evaluar el efecto de las variables de procesamiento, se confeccionaron probetas de material compuesto de matriz poliéster reforzado con fibra de vidrio y fibras naturales de yute a las que se le realizaron ensayos mecánicos (tracción uniaxial) y otros ensayos de caracterización (densidad y volumen de fibras por calcinación). Se pudo demostrar los efectos positivos de la desgasificación en la resistencia mecánica para ambos procesos. También, la dependencia del número de telas de la preforma en la selección del método de procesamiento debido a los distintos mecanismos de compactación de los refuerzos, siendo beneficioso la utilización de VI conforme se aumenta el número de capas del refuerzo. Además, se demostró que es posible mejorar la fracción volumétrica de fibras y las propiedades mecánicas si se detiene el ingreso de resina antes que se llegue a impregnar completamente la preforma. Por otro lado, se concluyó que la morfología y arquitectura del tejido utilizado también es determinante en los resultados comparativos entre ambas técnicas. Tejidos con excelente compresibilidad no se benefician tanto al utilizar VI en vez de HLU como los tejidos con baja compresibilidad. Por último, se pudo confeccionar satisfactoriamente una pieza real con los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de este trabajo. Mail del autor Joaquín Bautista Castillo <joaquinbaucastillo@gmail.com>