PROPUESTA Y ANÁLISIS DE NUEVOS PROCESOS DE ELABORACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS C. Mella, N. Romia, G. García, F. O. Sánchez Varretti, W. Guarino,
Universidad Tecnológica Nacional, Regional San Rafael, Gral. Urquiza 314, 5600, San Rafael, Mendoza, Argentina
A. J. RamírezPastor.
Departamento de Física, INFAP, Universidad Nacional de San Luis, CONICET, Chacabuco 917, 5700 San Luís, Argentina.
Introducción Como vivimos en un mundo donde fabricantes y consumidores están demandando productos que no solamente tengan mejores características, sino que tengan un impacto menos negativo con el medio ambiente, es que proponemos un nuevo tipo de proceso en el cual trataremos de reducir los pasos necesarios para la obtención de un mismo resultado. Este proceso contribuirá a dar un nuevo paso en la fabricación de piezas estructurales cambiando el concepto de moldeo y adaptación al medio. Permitirá conocer mejor la idea de organización de estructuras en el núcleo de los paneles, estudiando sus movimientos de traslación y organización para la elaboración de los mismos [14].
Síntesis del análisis
Los paneles sándwich se fabrican por medio de un proceso de plegado de papel o del material a utilizar como núcleo. Una vez obtenido el panel con núcleo “honeycomb”, se procede a un baño de resina para lograr así una mayor resistencia del material; luego se cortan secciones del mismo hasta lograr el núcleo del panel, Fig.1.
Esto es indudablemente lo que ha sucedido con las construcciones sándwich de plástico reforzado, cuyas aplicaciones abarcan actualmente sectores tan diversos e interesantes como la investigación espacial, la aeronáutica, la marina, los transportes por riel y carretera, la náutica deportiva, la fabricación de tanques, y en general, una multitud de otras construcciones de toda clase, especialmente de grandes dimensiones. Es particularmente importante tener presente que la resistencia mecánica final de un elemento de construcción sándwich, depende no solo de la resistencia combinada de sus dos capas exteriores y de la unión entre los laminados externos y el núcleo, o dicho de otra manera, cualesquiera que sean los materiales que forman este tipo de estructuras, su calidad estará siempre vinculada de manera decisiva a la posibilidad de lograr una unión íntima, perfecta, entre el núcleo y los estratificados exteriores; lo cual, de ser necesario, deberá asegurarse por medio de un pretratamiento apropiado de las superficies internas de los laminados para un mejor anclaje del núcleo. En cuanto a la selección del material más conveniente para la parte central del sándwich, es evidente que dependerá sobre todo del destino que habrá de tener la estructura.
Ensayo a la compresión
Fig. 1. Componentes de un panel típico.
Nuestro proceso modifica el procedimiento de elaboración del núcleo mediante la unión de columnas hexagonales individuales. Para analizar su comportamiento se ensayan las probetas de paneles con núcleo honeycomb y caras reforzadas mediante un análisis mecánico; flexión , compresión, para determinar parámetros de resistencia mecánica y poder comparar con paneles comerciales, Fig.2.
Durante la investigación en el proyecto, realizamos un ensayo a la compresión. Para ello se analizaron 11 probetas de papel de 80 gramos/m2 , las cuales presentaban las siguientes dimensiones: 12 cm de ancho, 15 cm de largo y 5 cm de alto. El ensayo se realizo en una máquina donde la carga se aplicaba de forma puntual, y mediante un suplemento es distribuida uniformemente sobre el área de la probeta. El promedio obtenido de la resistencia a la compresión de las probetas fue: 1,68 Kg/cm2 , Fig.4. Hay que destacar que la realización de las probetas fue de forma manual, por lo tanto se debe tener en cuenta un rango de tolerancia comparado con la fabricación automática y tradicional de estas. A pesar de la producción manual de éstas probetas, se considera que la realización del ensayo fue de manera positiva debido a los datos obtenidos.
Fig.3. Ensayo a la compresión con carga puntual y distribuido uniformemente.
Fig.4. Datos de esfuerzo a la compresión. Fig.2. Ensayo a la flexión con 4 puntos de apoyo.
Aplicación
Como siempre acontece cuando un nuevo concepto técnico aporta una contribución substancial o una solución efectivamente útil para algún problema o limitación que presenta el empleo de determinados materiales o productos en desarrollo ávidos por eso mismo de nuevos progresos para completar su reciente tecnología, inmediatamente la práctica se apodera de él para probarlo y lanzarlo en un sinnúmero de aplicaciones consideradas hasta ese momento técnica o económicamente inconveniente y a veces sólo latentes; con el resultado de extender con gran rapidez el empleo del material interesado a campos cada vez más amplios y de mayor jerarquía o responsabilidad. . [1] , ED. METER W. R. BEAUMONT, (1995) Applied Composite Materials, pag. iiiVol. 2 Nº4, kluwer Acad. Press. [2] Sourcebook 2008, (Dec. 2007),pag. 645, Vol. 16, , A Gardner Publication Suplement, 2007. [3] DUILLO D´ARSIÉ (1980), Los Plásticos Reforzados con Fibras de Vidrio, , editorial América Lee, pag. 83 – 120. [4]The Doorway, M.C. Gill Corporation Group of Companies, (2007), Vol. 44, Nº 3, Summer.
Conclusión
Los materiales compuestos “composites” difieren de los materiales tradicionales en que los primeros están compuestos por dos tipos de materiales, fibras y una matriz por lo general polimérica, que cuando se combinan a pesar de estar separadas (sistema heterogéneo) funcionan interactuando para hacer un nuevo material cuyas propiedades no pueden ser predichas por la simple suma de las propiedades de las sustancias que lo componen. De hecho una de las mayores ventajas de los “composites” es la naturaleza complementaria de sus propiedades, por ejemplo las fibras poseen una muy alta resistencia a la tracción, pero son susceptibles al daño. En cambio las resinas poliméricas son frágiles pero son extremadamente maleables y resistentes al daño. En este trabajo proponemos profundizar en el conocimiento experimental y teórico de los materiales compuestos. Mejorar los procesos productivos tendientes a la obtención de un material de mejores características. Reducir los costos de fabricación al reducir el uso de insumos y procesos, tanto como el tiempo de procesamiento. Para todo esto es que analizamos las características mecánicas del material obtenido mediante el nuevo procedimiento.