Procesos de fabricación en molde cerrado
SMC (Sheet moulding compounds)
El SMC o Sheet Moulding Compounds consiste en el moldeo de una resina termoestable reforzada generalmente con fibra de vidrio en forma de hilos cortados o continuos, obteniendo la pieza final a través de polimerización de la resina por aplicación de presión y temperatura.
Este método de fabricación posee una etapa preliminar en la que se crea el preimpregnado que después se utilizará para realizar la pieza final deseada. Este pre-proceso se basa en utilizar mechas de fibra de vidrio en cordones continuos que se cortan en pedazos (de unos 5cm) sobre una capa de relleno de resina transportada sobre una película de polietileno. Posteriormente, una vez la capa inferior tiene todas la fibras distribuidas se coloca otra capa de relleno de resina sobre la primera formando un sándwich. Este sándwich se compacta y enrolla en rodillos de embalaje calibrados.
Los rollos de preimpregnado se almacenarán para dejar que la fibra se asiente con la matriz termoestable.
Las fibras de vidrio pueden presentarse no sólo como fibras cortadas, sino también hay casos en los que se utilizan hilos continuos o como mezcla de ambos (hilos continuos y fibras cortadas), en este último caso se obtendrían las mejores propiedades mecánicas.
Finalmente los rollos de material compuesto se llevan a una prensa, donde se cortan con la configuración adecuada para la pieza a obtener y se colocan en un ajustado molde metálico calentado. Posteriormente la prensa hidráulica se cierra y el SMC fluye uniformemente bajo presión por todo el molde formando el producto final.
Las características principales son:.
• - Buena estabilidad dimensional.
• - Excelente acabado superficial por ambas caras.
• - Buenas propiedades de resistencia mecánica.
• - Posibilidad de obtener geometrías complejas.
• - Alta capacidad de automatización.
Es un proceso, que por su elevada capacidad de automatización, se utiliza principalmente en producción de grandes series, siendo el automóvil su principal sector (capotas, paneles delanteros...). Este fenómeno hace que el SMC sea actualmente el método más utilizado en la fabricación de materiales compuestos con resinas termoestables.
Inyección
La infiltración de materiales compuestos por inyección, utiliza la misma tecnología que el moldeo por inyección de plásticos tradicional. Pero a diferencia de introducir en el molde únicamente un polímero (ya sea termoplástico o termoestable), se introduce el polímero más un refuerzo.
Las fibras más utilizadas son de vidrio, carbono y aramida. Estos refuerzos afectan notablemente a las propiedades mecánicas del material final. Pero por otro lado presentan algunos inconvenientes como:.
• - Dificultad para controlar el posicionamiento de las fibras en la pieza.
• - Las fibras pueden reducir notablemente su longitud por rotura con el tornillo sin fin que alimenta el proceso.
Pultrusión
Se trata de un proceso automático muy versátil mediante el que se obtienen perfiles de sección constante.
Se utiliza una fibra embebida en una resina termoestable, la cual reacciona cuando se aplica calor. Se tira del material (pull) para evitar roturas y desalineamiento de fibras.
Mediante este proceso se puede producir cualquier sección compleja siempre que su espesor sea constante. Además, debido a la precisión de la superficie del molde se obtienen acabados de alta calidad.
No obstante, la velocidad del proceso es relativamente baja (3 m/min) comparada con la velocidad de extrusión (30 m/min). Además, resulta muy complicado orientar las fibras en ángulos óptimos.
Descripción del proceso:.
El proceso de pultrusión consta de varias etapas:.
• - Las fibras de refuerzo se presentan en forma de bobinas o rollos para favorecer el flujo continuo del material.
• - Se colocan en carretes sobre ejes con rodamientos especiales para mantener constante la tensión del hilo al ser devanado.
• - Cuando las fibras se dirigen hacia el sistema de impregnación se hacen pasar por unas placas de alineamiento para evitar torsiones, nudos o daños en los refuerzos.
• - La clave de todo el proceso de pultrusión es el molde. Debe alinear las fibras y comprimirlas hasta la fracción en volumen deseada, asegurando el curado del material en un tiempo relativamente corto.
• - Alrededor del molde se colocan placas calefactadas para provocar el calentamiento de la pieza y favorecer la reacción de polimerización de la resina. El parámetro de control más importante es la temperatura interior del molde, que oscila entre los 100 °C y 150 °C.
• - En el mecanismo de tracción debe existir una distancia de al menos 3 metros entre éste y la salida para asegurar el correcto enfriamiento del perfil mediante convección natural o forzada (por chorro de agua o aire).
RTM (Resin Transfer Moulding)
Se trata de un proceso de fabricación en molde cerrado a baja presión. Puede resumirse en cinco etapas:.
-
- Se coloca el tejido de fibras secas en el molde y éste es cerrado.
-
- Se inyecta la resina en el molde mediante una bomba.
-
- Se sella la entrada de resina y la salida de aire.
-
- Se aplica calor (curado).
-
- Tras un período de enfriamiento se abre el molde y se retira la pieza.
Debido a la posibilidad de moldear las fibras en seco antes de la inyección de la resina, se consigue una mejor orientación de las fibras, aumentando las propiedades mecánicas del material.
• - Proceso de fabricación.
• - Materiales compuestos.
• - Mecanizado de materiales compuestos.