Paneles fabricados mediante curado UV de prepregs fuera de autoclave reforzados con perfiles de pultrusión UV

Abstract

Los materiales compuestos, gracias a sus elevadas propiedades específicas, buena resistencia a la corrosión y libertad de diseño, están en la agenda estratégica de muchos sectores de gran valor añadido como la aeronáutica, automoción, vehículos industriales, naval, ferroviario o ingeniería civil [1]. Una de las estructuras más comunes en este tipo de aplicaciones son los paneles rigidizados por perfiles. Existen muchos prototipos que demuestran la validez funcional/estructural de los materiales compuestos, pero su industrialización no es en muchos casos posible debido a sus procesos de fabricación laboriosos y lentos [2]. Para hacer frente a estos retos, muchas investigaciones se han centrado en la automatización y en tecnologías de curado rápido. En la primera prioridad, la automatización, la fabricación de placas mediante prepregs fuera del autoclave y de perfiles mediante pultrusión son dos de las tecnologías más prometedoras. En lo que a las tecnologías de curado rápido, por un lado, se están desarrollando nuevas resinas de alta reactividad térmica, y por otro, se están explorando nuevos métodos como el curado por microondas o por radiación ultravioleta [3]. El curado UV ha demostrado ser el más rápido de todos, y al combinarlo con los prepregs fuera de autoclave y la pultrusión permite nuevos paradigmas de fabricación. Las principales ventajas de los prepregs curados por UV son [4,5]; la posibilidad de almacenarlos a temperatura ambiente con largas fechas de caducidad, el tiempo de manipulación indefinido para realizar las operaciones de laminación, la mayor velocidad de curado y la reducción de la emisión de elementos orgánicos volátiles. En el caso de la pultrusión, el curado UV del perfil a la salida del molde-hilera reduce las fuerzas de tiro un orden de magnitud, permitiendo el tirado con brazos robóticos, y como el material no está curado, se pueden realizar trayectorias de tiro curvas [6,7]. De esta manera se pueden fabricar perfiles con diferentes curvaturas sin la necesidad de operaciones/utillajes adicionales. Los moldes y utillajes necesarios para la fabricación de piezas con un nivel elevado de integración funcional, como los paneles con rigidizadores del presente estudio, son complejos y costosos de fabricar. La fabricación aditiva es especialmente interesante para la fabricación de estos moldes/utillajes complejos [8], ya que reduce el tiempo de desarrollo y fabricación, a la vez que mejora la funcionalidad al permitir integrar elementos de ayuda en el posicionamiento/fijación para la laminación, el curado y el post-procesado.

El objetivo del presente trabajo consiste en validar la integración de ambas tecnologías, para lo que se compararán dos vías de fabricación de paneles: la fabricación por separado de ambos elementos y su posterior adhesivado, y la integración directa de los perfiles en el curado UV de las pieles. Se explorará la fabricación mediante impresión 3D de núcleos funcionales para la ayuda de la fabricación. La viabilidad se medirá en términos de resistencia de la intercara prepreg/perfil pultruído, nivel de curado y compactación del prepreg y comportamiento a flexión del prototipo.