Desarrollo de estructuras de isogrid compuestas utilizando tecnología innovadora de deposición

El fabricante de maquinaria COMEC (Chieti, Italia), con el apoyo de la organización de I + D de compuestos CETMA (Brindisi, Italia), ha construido estructuras de isogrid de material compuesto utilizando una innovadora tecnología de deposición. Esto se desarrolló dentro del proyecto de investigación titulado “ Estudio de soluciones innovadoras de productos y procesos basadas en el uso industrial de materiales avanzados ”Financiado por la región italiana de Abruzzo como parte del“ POR FESR Abruzzo 2014-2020 ” programa.

Las estructuras de Isogrid se utilizan en una variedad de aplicaciones y configuraciones. Estas estructuras consisten típicamente en una capa delgada externa integralmente conectada a una celosía de refuerzo. La repetición de los elementos de refuerzo permite una distribución eficiente de las cargas, haciéndolo menos sensible a los daños por impacto, delaminación y propagación de defectos. Cuando la rejilla tiene un patrón triangular, tiene un comportamiento mecánico similar al de un material isotrópico. El diseño de una estructura de isogrid requiere un molde híbrido que consta de una parte externa de aluminio y un molde interno de teflón que tiene la huella de la estructura de isogrid sobre el cual realizar la deposición de los materiales de estopa impregnada aún no consolidados. El molde híbrido es necesario para tener una compactación óptima de la capa de estopa impregnada, aprovechando los diferentes coeficientes de expansión térmica (CTE) del teflón, mientras que al mismo tiempo ofrece una estructura rígida de contención de aluminio externa.

La tecnología de deposición, desarrollada por COMEC, se compone principalmente de dos elementos, un robot de seis ejes y un cabezal de deposición de Towpreg. La solución pasa por el uso de un robot antropomórfico con seis grados de libertad, tres asignados al brazo para las operaciones de posicionamiento del cabezal de deposición conectado a la muñeca y tres asignados a la propia muñeca para la orientación de la cabeza. La solución tecnológica propuesta para el cabezal de deposición introduce estopa seca, que luego se impregna con resina a través de un sistema en línea. La impregnación se realiza en el interior del cabezal de deposición, integrando una unidad que permite mojar las fibras con la resina in situ. El sistema de impregnación en línea reduce los costos:el producto semiacabado cuesta más que el refuerzo seco que se usa aquí, y también requiere almacenamiento en frío / congelado, no requerido por los materiales de fibra seca.

La terminal del cabezal de deposición es la última área a través de la cual pasa el cable antes de la deposición. La estopa que sale del ojo de deposición se impregna y se deposita sobre la superficie del molde de isogrid híbrido. Para garantizar una buena compactación de las capas de material compuesto, se utiliza un rodillo para ejercer la presión adecuada sobre la estopa recién impregnada y colocada.

Después de la deposición de las capas de estopa impregnada en el molde de teflón, CETMA llevó a cabo el proceso de consolidación, utilizando el molde de aluminio externo en una prensa en caliente. El ciclo de polimerización depende de la resina utilizada para la estopa impregnada. En este caso, la resina es epoxi y la polimerización completa necesita una temperatura de 120 ° C.

Las estructuras isogrid fabricadas con materiales compuestos representan una alternativa potencialmente atractiva a las estructuras sándwich utilizadas en entornos hostiles. Su configuración flexible permite aplicaciones de alto rendimiento en una variedad de industrias. Gracias a la versatilidad de la máquina de impregnación desarrollada por COMEC, que se puede utilizar con prácticamente cualquier combinación fibra / matriz, se pueden producir fácilmente estructuras de isomallas con diferentes materiales compuestos.

CETMA se complace en apoyar este desarrollo, y el equipo de I + D de COMEC valoró las contribuciones de CETMA a este proyecto:“La colaboración con CETMA ha permitido el crecimiento del know-how y la consolidación de una asociación cada vez más fuerte orientada a la innovación”.