Desarrollo de un proceso de fabricación de piezas de composite a partir de preimpregnados de curado ultravioleta mediante prensa de membrana.

Abstract

Español: Se prevé un aumento significativo en el uso de materiales compuestos en aplicaciones de movilidad eléctrica debido a sus características específicas y a la demanda existente en este sector. En la actualidad, las piezas necesarias para el ámbito ferroviario y automotriz se fabrican mediante el proceso de laminación manual, el cual presenta tiempos de ciclo prolongados de hasta 48 horas y un coste por unidad de pieza que podría mejorarse. En este sentido, los avances en la formulación de resinas de curado ultravioleta han permitido idear un proceso de fabricación de piezas compuestas utilizando una prensa de membrana y resinas de curado ultravioleta. Este proceso ofrece la posibilidad de fabricar tejidos previamente impregnados con una relación fibra-resina específica, los cuales pueden utilizarse para la producción de piezas con la misma calidad que el proceso de laminación manual. Sin embargo, se logra un mayor control sobre los espesores gracias al uso de los preimpregnados, además de alcanzar tiempos de ciclo hasta 25 veces más rápidos y un menor coste por unidad de pieza. Mediante este trabajo se ha obtenido la modelización de comportamiento de máquina para el control de parámetros de proceso, se han optimizado tiempos de ciclo mediante la construcción de un modelo matemático de tiempos de curado y se ha conseguido fabricar piezas con la misma calidad que el proceso de fabricación que es competencia directa.

Euskara: Haien ezaugarri espezifiko eta elektromugikortasun aplikazioetan beharrezkoak diren berezitasunak direla eta, material konposatuen erabilera hazkunde garrantzitsua espero da etorkizuneko urteetan. Egungoan, trenbide eta automozio-sektorean pieza eskariak eskuzko laminazio bidez sortzen dira. Prozesu honek iraupen ziklo luzeak ditu, 48 ordu arte, eta pieza bakoitzeko kostua hobetzeko aukera dago. Horregatik, ultramorez ontzen diren errexinen formulazioen aurrerapenei esker, mintza prentsa bidez konpaktatzen diren eta ultramore argiz ontzen duten piezen fabrikazio prozesua diseinatu da. Prozesu honek erabiltzaileak esleitutako errexina portzentaia duten aurreinpregnatutako ehunak fabrikatzea ahalbidetzen du, eta horiek erabiliz, eskuzko laminazio prozesuan fabrikatzen diren piezen kalitate berdina duten piezak fabrikatzeko aukera ematen du. Hala ere, lodiera kontrolatzea ahalbidetzen du aurreinpregnatuen erabilera dela eta. Horrez gain, ziklo denborak 25 aldiz azkarragoak eta pieza bakoitzeko kostu txikiagoak izaten dira. Lan honen bidez, makinak duen portaeraren modelaketa eginez, prozesuaren parametroak kontrolatzea lortu da. Ziklo denboren optimizazioa ere lortu da ontze-prozesuaren denbora eredu matematiko bat eraikiz eta lehiakide zuzena den prozesuaren pieza kalitate berdina fabrikatzea lortu da.

English: There will be a significant increase in the use of composite materials in electric mobility applications, thanks to their specific characteristics and the demand for them in this sector. Currently, the demand for parts in the railway and automotive industries is met through the manual lamination process. This process has long cycle times of up to 48 hours and cost per unit could be improved in comparison with the hand layup process. Therefore, with advancements in the formulation of ultraviolet curing resins, a manufacturing process has been devised for composite parts using ultraviolet curing resin in a membrane press. This process allows the user to manufacture pre-impregnated fabrics with a specific fiber-to-resin ratio and use them to produce parts with the same quality as the manual lamination process but having control over thicknesses thanks to the use of pre-impregnated materials. This results in cycle times up to 25 times faster and lower cost per unit. Through this work, machine behavior modeling has been achieved for process parameter control. Cycle times have been optimized by constructing a curing time mathematical model, and it has been determined that parts of the same quality as the direct competitor's manufacturing process have been successfully produced.