TEMA 10:

1. INTRODUCCIN

Una estructura sndwich est compuesta principalmente de tres elementos: Las alas del

sndwich, que estn generalmente compuestas por unas lminas delgadas y resistentes y

generalmente con mejores propiedades que el resto de componentes. El ncleo del snd

que es generalmente un material ligero cuya funcin principal es separar las alas y transmitir

los esfuerzos cortantes de un ala a la otra, y la interfase de unin entre las alas y el ncleo, que

tiene como objeto mantener unidos el ncleo y las alas

inters en composites porque permite aumentar la rigidez y la resistencia de un elemento

sometido a flexin o a compresin sin apenas aumentar el peso.

2. DEFINICIN DE PANEL SANDWICH

La norma MIL-STD-40 B define un pan

Construcciones realizadas con caras delgadas,

componentes se encuentran unidos (soldado

que se obtiene mediante esta combinacin es simultneamente r

construccin sndwich tpica es la

El panel que se obtiene es rgido. Un ejemplo de estructura sndwich pueden ser las puertas

formadas por capas de madera y cartn en su interior.

Las pieles no tienen por qu ser iguale

El ncleo puede ser de acero aluminio, nomex, polipropileno

El tipo de adhesivos que se usa en estos materiales suele ser polimrico. El centro del

suele ser de nido de abeja, aunque la norma nicamente nos dice que el

ligero (tambin podra ser una espuma).

TEMA 10: ESTRUCTURAS SANDWICH

Una estructura sndwich est compuesta principalmente de tres elementos: Las alas del

sndwich, que estn generalmente compuestas por unas lminas delgadas y resistentes y

generalmente con mejores propiedades que el resto de componentes. El ncleo del snd

que es generalmente un material ligero cuya funcin principal es separar las alas y transmitir

los esfuerzos cortantes de un ala a la otra, y la interfase de unin entre las alas y el ncleo, que

tiene como objeto mantener unidos el ncleo y las alas. Esta configuracin presenta un gran

inters en composites porque permite aumentar la rigidez y la resistencia de un elemento

sometido a flexin o a compresin sin apenas aumentar el peso.

DE PANEL SANDWICH

B define un panel sandwich como:

realizadas con caras delgadas, o pieles, y un ncleo ligero

componentes se encuentran unidos (soldados o pegados por medio de un adhesivo). El panel

que se obtiene mediante esta combinacin es simultneamente rgido y ligero. Una

tpica es la representada.

El panel que se obtiene es rgido. Un ejemplo de estructura sndwich pueden ser las puertas

formadas por capas de madera y cartn en su interior.

Las pieles no tienen por qu ser iguales, pueden ser de distintos espesores.

El ncleo puede ser de acero aluminio, nomex, polipropileno,etc.

El tipo de adhesivos que se usa en estos materiales suele ser polimrico. El centro del

aunque la norma nicamente nos dice que el ncleo

ligero (tambin podra ser una espuma).

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Una estructura sndwich est compuesta principalmente de tres elementos: Las alas del

sndwich, que estn generalmente compuestas por unas lminas delgadas y resistentes y

generalmente con mejores propiedades que el resto de componentes. El ncleo del sndwich,

que es generalmente un material ligero cuya funcin principal es separar las alas y transmitir

los esfuerzos cortantes de un ala a la otra, y la interfase de unin entre las alas y el ncleo, que

. Esta configuracin presenta un gran

inters en composites porque permite aumentar la rigidez y la resistencia de un elemento

pieles, y un ncleo ligero. Estos dos

o pegados por medio de un adhesivo). El panel

gido y ligero. Una

El panel que se obtiene es rgido. Un ejemplo de estructura sndwich pueden ser las puertas

El tipo de adhesivos que se usa en estos materiales suele ser polimrico. El centro del ncleo

ncleo tiene que ser

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Propiedades

Elevada rigidez por ud de peso

Elevada planicidad de la superficie

Se puede conseguir una gran libertad de diseo: se pueden ensamblar

Como consecuencia se obtienen perfiles ms aerodinmicos.

3. APLICACIONES IMPORTANTES DE LAS ESTRUCTURAS SANDWICH

Las estructuras sndwich se usan en deportes, aeronatica, etc. Generalmente en los sectores

de ms alto valor aadido, ya que los materiales son caros.

- Los nidos de abeja de papel Nomex se utilizan cuando son parmetros esenciales la

ligereza y la resistencia mecnica.

- Aeronutica: Paneles de revestimiento interior, carenados exteriores, empenajes,

puertas, parbolas, palas de helicptero, etc.

- Defensa: Planchas, cerramientos, techos transportables, etc.

- Marina: Cerramientos, parafuegos, puertas, artculos deportivos, esqus

4. OBJETIVOS: CARACTERISTICAS. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS

ESTRUCTURAS SANDWICH

Caractersticas que se obtienen con las estructuras sndwich:

1. Reducir el peso global de la estructura

2. Se aumenta la rigidez en la estructura

3. Se reduce el coste global

4. Se consiguen perfiles ms aerodinmicos

5. Se minimiza la transmisin de calor

6. Se minimiza la transmisin acstica

7. Se mejora el aspecto visual y la esttica externa

8. Se consigue gran libertad de diseo y una conjuncin nica de propiedades

Una estructura sndwich nos va a recordar a la estructura de las vigas en doble T.

En las construcciones sndwich las pi

sobre su plano y los momentos flectores en dicho plano adems de proporcionar rigidez y

flexin en la estructura tal como hacen las alas de una viga en doble T.

De hecho gran parte de la rigidez e

resistentes mediante el ncleo. Con lo que se aumenta considerablemente el momento de

inercia en la seccin transversal y por tanto la resistencia en flexin.

La rigidez esta relacionada con:

Dnde: D = rigidez

E= mdulo

tf = espesor de las pieles

h2=distancia entre centroides

Para aumentar la rigidez podemos hacer tres cosas:

- Aumentar el mdulo

- Aumentar el espesor de las pieles

interesao

- Aumentar la distancia entre centroides

pieles y no aumentamos el peso

"LAS PIELES MAS COMUNES SUELEN SER LAS D

1. Laminados composites (matriz polimrica + refuerzo de fibra)

vidrio/polister; vidrio/vinilster; vidr

carbono/epoxdica o carbono/

En las construcciones sndwich las piezas resisten la prctica totalidad de las cargas aplicadas

sobre su plano y los momentos flectores en dicho plano adems de proporcionar rigidez y

flexin en la estructura tal como hacen las alas de una viga en doble T.

De hecho gran parte de la rigidez en flexin se logra gracias a la aparicin de las pieles

resistentes mediante el ncleo. Con lo que se aumenta considerablemente el momento de

inercia en la seccin transversal y por tanto la resistencia en flexin.

con:

2

D = rigidez

mdulo de Young

tf = espesor de las pieles

=distancia entre centroides (distancia centro piel interior a la exterior

podemos hacer tres cosas:

de Young sera caro

entar el espesor de las pieles en este caso se aumentara el peso y no nos

la distancia entre centroides aumenta la rigidez en base a separar las

les y no aumentamos el peso

"LAS PIELES MAS COMUNES SUELEN SER LAS DE TIPO POLISTER."

1. Laminados composites (matriz polimrica + refuerzo de fibra)

nilster; vidrio/fenlicas; vidrio/epoxdicas; kevlar/epox

carbono/fenlica

3

ezas resisten la prctica totalidad de las cargas aplicadas

sobre su plano y los momentos flectores en dicho plano adems de proporcionar rigidez y

n flexin se logra gracias a la aparicin de las pieles

resistentes mediante el ncleo. Con lo que se aumenta considerablemente el momento de

piel interior a la exterior).

tara el peso y no nos

aumenta la rigidez en base a separar las

epoxdica;

2. Laminados metlicos

Aleaciones de aluminio

Aceros inoxidables, micro-aleados y especiales.

Titanio y sus aleaciones. Otras aleaciones p

Otras aleaciones ligeras como las de magnesio por ejemplo.

3. Laminados de madera contrachapada

5. IDENTIFICACIN DEL NIDO DE ABEJA (

Una de las formas de presentacin ms importantes de los paneles sndwich es el nido de

abeja.

Los nidos se hacen en base a una lmina: espesor de la lmina (espesor foil)

la unin entre diferentes celdas.

Para la identificacin de un nido de abeja se propone la siguiente secuencia alfa

Al 3003

aleados y especiales.

Titanio y sus aleaciones. Otras aleaciones para altas temperaturas

Otras aleaciones ligeras como las de magnesio por ejemplo.

3. Laminados de madera contrachapada

IDENTIFICACIN DEL NIDO DE ABEJA (MUY IMPORTANTE)

Una de las formas de presentacin ms importantes de los paneles sndwich es el nido de

Los nidos se hacen en base a una lmina: espesor de la lmina (espesor foil). Llamamos nodo a

la unin entre diferentes celdas.

identificacin de un nido de abeja se propone la siguiente secuencia alfa

3003-Hex-P- 5/8 0,005 5 TRT de LxWxT

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IMPORTANTE)

Una de las formas de presentacin ms importantes de los paneles sndwich es el nido de

. Llamamos nodo a

identificacin de un nido de abeja se propone la siguiente secuencia alfa-numrica:

5

Al 3003 (tipo de material con el que est construido el ncleo: aluminio 3003)

Hex (tipo de configuracin de la celda, hexagonal)

P (celdas perforadas o no perforadas) ( a veces necesitamos que no salgan gases y

otras no pueden ser perforadas para evitar que entre humedad NP)

5/8 (tamao de la celda en pulgadas)

0,005 (espesor de la lmina en pulgadas)

5 (densidad del ncleo en unidades americanas: libras/pie3)

TRT (tratamiento anti corrosivo) de LxWxT (dimensiones del panel)

REFERENCIAS COMERCIALES DE NIDOS DE ABEJA:

En la mayora de los casos los fabricantes no proporcionan tanta informacin, as por ejemplo:

CRIII (1) - 1/4(2) - 5052(3) - 0,002(4) -N 4,3(5)

1 --> tratamiento anticorrosivo

2 --> tamao de clula hexagonal

3 --> aluminio 5052 (aleacin)

4 --> espesor

5 --> densidad nido

6. COMPARACIN DE PROPIEDADES DE DISTINTOS TIPOS DE NIDOS DE

ABEJA

Al aumentar el espesor en un nido de abeja podemos aumentar de 2100 a 7000 la rigidez

mientras que el peso solo aumenta en 1,6Kg

7. TIPOS DE NCLEOS PARA ESTRUCTURAS SANDWICH

7.1. Ncleos a base de madera de balsa (densidad )

7.2. Ncleos de espumas sintticas

El uso de la espuma como ncleo estructural ha estado y est en la actualidad muy extendido.

Los ltimos desarrollos en la tecnologa de inyeccin han incrementado su utilizacin

7.3. Ncleo de nido de abeja: Metlicos y No metlicos

7.4. Otros

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- Chapa corrugada

- Planchas alveolares

8. NUCLEOS DE NIDO DE NIDO DE ABEJA PARA SANDWICH

NIDO DE ABEJA:

El nido de abeja es una de las formas ms importantes de los paneles sndwich.

Procedimiento de fabricacin

Parmetros que definen un ncleo de nido de Abeja. Dimensiones

La distancia entre dos caras opuestas en un hexgono inscrito en una circunferencia indica el

tamao de celda.

El espesor de la lmina a partir del que hemos fabricado el nido de abeja es pequeo.

El nodo son las caras de unin entre diferentes celdas.

Dimensiones de un nido de abeja: longitud (l); anchura (w) y espesor (t) (tigness)

Tipos de nidos de abeja para construcciones sndwich.

9. FABRICACION Y CARACTERISTICAS DE LOS PANELES SANDWICH DE

NIDO DE ABEJAS

1) METODO DE EXPANSIN:

Se parte de chapa p.ej. Al, se parten las hojas, se les da adhesivo y se apilan. A eso se le llama

HOBE (ncleo de panel de abeja sin curar).

A continuacin el adhesivo se cura y lo cortamos al espesor que nos pide el cliente y nos queda

un slice. Ahora lo estiramos y nos queda un panel expandido: nido de abeja

2) METODO DE CORRUGADO:

A partir del rollo de Al cortamos y lo vamos corrugando (hoja corrugada), a la zona plana se le

aplica adhesivo y se obtiene un bloque corrugado. En este caso no hay expansin. El bloque

corrugado se queda cuando curamoss el adhesivo. Tenemos mejores propiedades que en el

mtodo de expansin.

Uniones: Se utilizan para proteger de la entrada de humedad por ej. Todos los recursos que se

usan en carpintera se usan en construccin. La gran ventaja es la ligereza del conjunto.

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Adhesivos: Cmo unir las pieles

Reparabilidad e inspeccin: Son muy buenas. Muy resistentes a los ENDs

Los paneles hay que protegerles para ello disponemos de uniones para unir estructuras tipo

sndwich. Todos los recursos empleados en carpintera se emplean tambin para unir

estructuras sndwich.