Optimización del desempeño de componentes basados en materiales compuestos carbono-epoxi en la industria aeroespacial

Abstract

Se fabricaron prototipos de tanques tipo V con forma tubular, basados en materiales compuestos de base epoxi y reforzados con fibra de carbono mediante la técnica de filament winding. Se estudiaron los efectos de las diferentes variables de procesamiento sobre la porosidad del compuesto, contenido volumétrico de fibras y resistencia a la presión interna. Se diseñó y adaptó una batea de inmersión durante la etapa de procesamiento para el equipo de filament winding actual. Las mejores condiciones de procesamiento halladas fueron: batea de inmersión con velocidad de giro del mandril baja y tensión alta de las fibras, ángulos de enrollado de ±54,74°, matriz de epoxi/amina y con un nivel medio a alto de sistema reactivo en la batea. Dichas condiciones de procesamiento aseguraron un porcentaje de porosidad menor a 3% y contenido de fibras mayor al 50%, que permitió alcanzar una presión interna de 600 bares, un 50% mayor a la de operación. Finalmente, se modeló el comportamiento mecánico de los tubos por elementos finitos, encontrando un modelo útil para el diseño y capaz de predecir el comportamiento del componente ante el ensayo de prueba hidráulica.