Sistema de fabricación rápida de materiales compuestos

Abstract

Los materiales compuestos basados en matrices poliméricas reforzadas con fibras pueden competir con los materiales tradicionales como el acero debido a sus excelentes propiedades específicas. Sin embargo, una característica que los pone en desventaja es la velocidad de procesamiento para la obtención de piezas finales, ya que el elevado tiempo de curado suele ser inviable en industrias de gran escala y alta velocidad de producción. Los tiempos de curado típicos para las resinas termorrígidas empleadas en materiales compuestos supera en la mayoría de los casos los 30 minutos, pudiendo ser mayor en algunos casos a las 24 horas para alcanzar un entrecruzamiento total. Estos extensos ciclos de curado constituyen un auténtico cuello de botella en el sistema productivo. Aumentar la cadencia de producción y disminuir los costos operativos para ampliar el mercado pasa, necesariamente, por la implementación de nuevas técnicas de procesamiento fuera de estos sistemas tradicionales. Sin embargo, existen otros métodos de procesamiento que han sido poco explorados hasta el momento y han recibido menos atención en la literatura. En este sentido, la fotopolimerización es una técnica que resulta muy atractiva dado a que se lleva a cabo a temperatura ambiente y ocurre de forma extremadamente rápida, lo que resulta en una reducción importante en los tiempos de producción dentro de la industria. Estas características motivan la investigación en el área tendiente a la búsqueda de nuevos sistemas poliméricos que resuelvan los problemas descriptos. Pero si se desea fotopolimerizar materiales compuestos deben desarrollarse métodos de manufactura específicos, que permitan el paso de la luz y a su vez la correcta conformación de las piezas. Un método comúnmente utilizado para el procesamiento de materiales compuestos y con gran potencial para llevarse a cabo incorporando la técnica de fotopolimerización es la técnica de infusión por vacío. Básicamente, en este proceso se colocan las capas de fibra sobre un molde rígido y se cubre con un film plástico (“bolsa de vacío”) el cual se sella al molde utilizando una cinta especial (“tacky tape”). Luego se aplica vacío en la cavidad interna, y la diferencia de presión entre el molde (técnicamente cercana a cero) y el recipiente que contiene a la resina (a presión atmosférica) impulsa la resina a fluir dentro del sistema impregnando los refuerzos. Una vez finalizada la impregnación, se procede a cortar el flujo de resina y la pieza se deja curar sometida alto vacío. En este proyecto se propone incorporar sistemas fotopolimerizables a la técnica descripta, de manera de poder completar todo el ciclo de llenado en los moldes y curado del material en tiempos inferiores a los 3 minutos. Esto abriría nuevos campos de aplicación para los materiales compuestos en industrias que requieren alta velocidad de producción, como la industria automotriz. Mail de los autores Exequiel Gutiérrez <exequigut@gmail.com>