Materiales compuestos Bobinado Filamentario

Materiales compuestosBobinado FilamentarioRodrigo Hernndez Leyva 7AV2

Equipos y utillajesMaquinas de enrollamiento filamentarioRealizar los distintos movimientos para aplicar las bandas de fibra impregnada sobre el mandrilMandril horizontal, entre la cabeza y el fondo de la maquina. El sistema de alimentacin de fibra avanza a lo largo de la pieza a una velocidad sincronizada con la rotacin del mandril para depositar el refuerzo en el ngulo de enrollado requerido.Clasificacin de forma general en dos grupos

Mquinas de bobinado satlite o polarRotacin del mandril alrededor de su eje de rotacin y rotacin del sistema distribuidor de mechas o del conjunto del sistemaVentaja: Movimiento continuo y regular que minimiza los efectos inerciales ocasionados por cambios de velocidad y de direccinDesventaja: piezas grandes , posicin del mandril en forma vertical, dificultad en va hmedaMandril en vertical, elimina deflexin debida al peso, se limita el procedimiento en fase secaLas formas realizables son limitadas, se utiliza generalmente para distribuir los refuerzos longitudinales, sobre piezas polares.Mquinas de bobinado satlite o polar

Maquinas de bobinado helicoidalRotacin son del mandril alrededor de su eje de revolucin y del movimiento de traslacin del sistema de distribucin de fibra a lo largo de la longitud del mandril.La solicitacin de las mechas es provocada por el desplazamiento relativo del mandril con relacin al sistema distribuidor. Asociando los dos movimientos primarios, se producen movimientos secundarios capaces de asegurar cualquier posibilidad siguiendo los tres ejes de coordenadas. 6 movimientos independientesLas desventajas de estas maquinas se presentan en los movimientos alternativosExtensas formas realizables. La posicin del mandril eshorizontal, lo que reduce los riesgos de prdida de resina en el caso del procedimiento por va hmeda y mejora las condiciones de acceso a los diferentes rganos.Maquinas de bobinado helicoidalRelacin de velocidad entre los diferentes movimientos obtenida mediante cajas de velocidad, reductores sistemas diferenciales, etc. Mandos hidrulicos y sistemas electrnicos de programacin, movimientos con gran precisin.Autmatas programables han interrumpido en el bobinado continuo. Robots que posen gran cantidad de grados de libertad,permiten el posicionado del refuerzo sobre el mandril de forma precisa y sobre configuraciones con alto nivel de dificultad.

Maquinas de bobinado helicoidal

Mandriles o moldes para el proceso de enrollamiento filamentarioLos mandriles de bobinado deben responder a las siguientes exigencias:Ser idnticos al perfil y a las dimensiones de las piezas a moldearResistentes para soportar su propio peso y para soportar los esfuerzos por el bobinado bajo tensin y las contracciones de polimerizacin sin deformarse

Mandriles o moldes para el proceso de enrollamiento filamentarioNo deben ser demasiados pesados, lo que ocasionara problemas de rendimiento de mquinas y manipulacin Soportar las condiciones de polimerizacin de las resinas, tanto desde el punto de vista qumico como desde el punto de vista trmico.Estar diseados para facilitar el desmolde sin perjudicar a las piezasEl coste debe ser apropiado al valor del componente fabricado, y al nmero de piezas que se van a fabricar con ese til.

Materiales habitualmente usados para la construccin de moldesPiezas no estructurales y con pocos requerimientos dimensionales, mandriles de cartn, madera o resina epoxi. Piezas de altos requerimientos estructurales y dimensionales, mandriles de acero diseados, uso prolongado en condiciones adversas de temperatura, carga y polimerizacin.Aplicaciones que polimerizan en horno (315 C) se usan mandriles de grafito por su bajo coeficiente de expansin trmica.Para el difcil desmolde de la piezas se utilizan materiales para construccin de mandriles que sean fcilmente rompibles. Ejemplos son mandriles de arena soluble en agua, en yeso, de yeso soluble, de sal soluble o fundibleMateriales habitualmente usados para la construccin de moldes

Tipos de mandrilesMandriles desmontables en aleacin ligera: realizacin delicada, precio elevado. Desmontajes y montajes gastan tiempo, precisos, resistentes y ligeros, utilizados en fabricacin de series importantesMandriles destructibles en yeso: moldeados, fabricados y tratados en superficie. aplicaciones de gran dimetro. Necesitan refuerzos interiores para soportar la presin del bobinado. Se rompen por el interior, la rotura puede ser complicada y causar daos a la pieza. Utilizados para piezas complejas y en series limitadasTipos de mandrilesMandriles de arena solubles en agua: usados en piezas de dimetro superior a 1.5 y en series limitadas. Baja resistencia a compresin. Solubles en agua calienteMandriles de sal fundible: dimetros de pieza superiores a 0.6 m, fcilmente extrables.Mandriles inflables: fabricacin de piezas de forma cncava con curvatura entrante. Transferencia de piezas sin curar a un molde cerrado. Polimerizacin con forma cncava.

Tipos de mandrilesMandriles fundibles en aleaciones metlicas: muy pesados, deformacin por creep ante moderadas tensiones de bobinado, limitados para depsitos pequeos del orden 0.3 m de dimetro por 0.3 de longitudTipo de pieza a realizar y de la cantidad y del coste.La presin que debe de soportar el mandril durante el bobinado es el 20% de la presin interior del depsito y se plantea como requerimiento el que el desplazamiento radial sea igual o inferior a 0.5 mm.

Tipos de mandriles

Tipos de mandriles

Simulacin del procesoAltos grado de automatizacin en cuanto a impregnacin, posicionamiento y orientacin de fibras en el material compuesto.Software de simulacin que permite calcular los ngulos de enrollamiento y colocacin de fibra en el mandril dado un requerimiento de resistencia, optimiza la colocacin de fibra y se consigue una reduccin en el peso. As se puede conseguir valores diferentes de rigidez en diferentes secciones.Simulacin del procesoSe puede lograr economizar hasta un 30% de material y un 70% de tiempo. Aseguran el posicionamiento de la fibra, logran una tensin uniforme, y realizan una impregnacin definida, aprovecha las mayores velocidad y aceleraciones para reducir el tiempo de produccinEste tipo de software de simulacin puede ir ensamblados a programas de elementos finitos lo que permite estudiar deformaciones producidas en la estructura laminada permitiendo realizar estudios previos de diferentes configuraciones.Simulacin del proceso

Simulacin del proceso

Normativa asociada al procesoLas normas ASTM enlistadas a continuacin, son las relacionadas con el proceso de bobinado continuo y la elevacin de la calidad de las piezas fabricadas mediante este proceso