Moldes de materiales compuestos para productos compuestos

Para fabricar componentes plásticos y de materiales compuestos se utilizan habitualmente varios tipos de procesos de moldeo. Los moldes utilizados han sido convencionalmente metálicos. Están ganando terreno los moldes hechos de materiales compuestos, pero principalmente en procesos de fabricación con condiciones relativamente suaves. Para poder aumentar las capacidades de temperatura de los moldes de materiales compuestos y acceder a nuevos mercados, se necesitan avances importantes en la tecnología de moldeo.

Un gran consorcio europeo inició el proyecto financiado con fondos de la UE COEUS-TITAN (Innovative smart composite moulds for cost-effective manufacturing of plastic and composite components) con el objetivo de desarrollar la tecnología necesaria.

Para el calentamiento del molde y su contenido, los investigadores embebieron fibras de carbono conductivas cerca de la superficie del molde, entre una serie de capas nanodopadas con alta conductividad térmica. Se asegura así la máxima transferencia de calor a la resina para reducir el consumo de energía. El equipo desarrolló asimismo sensores de flujo, temperatura y curado para hacer posible un control del proceso completamente automatizado en combinación con herramientas analíticas para la optimización de los parámetros del proceso.

Utilizaron un nuevo sistema de refrigeración consistente en una red de canales que siguen el contorno de la pieza. El fluido de transferencia de calor circula por los canales absorbiendo el calor del sistema. Evaluaron dos actuadores piezoeléctricos diferentes en cuanto a su capacidad para mejorar el flujo de resina a base de microvibraciones inducidas eléctricamente. Por último, diseñaron un nuevo recubrimiento metálico basado en nanorrellenos y rellenos minerales que mejoraba la resistencia química a las resinas y facilitaba la reparación en caso de daño.

El trabajo se completó con la integración de todas las tecnologías desarrolladas y su puesta a prueba en un protocolo de infusión experimental. Se espera que optimizaciones adicionales den lugar a un salto cualitativo en el diseño de un molde de material compuesto inteligente y la ampliación de sus capacidades de moldeo.

Los fabricantes podrán utilizar esta tecnología de moldeo rentable en el exigente entorno del moldeo por transferencia de resina, una técnica cada vez más utilizada para fabricar componentes lisos con grandes áreas superficiales y formas complejas como los que requiere el sector aeroespacial. También hará posible el uso de resinas avanzadas, que requieren temperaturas más altas, en los procesos de moldeo convencionales. Por todo ello, la comercialización del molde de material compuesto inteligente ampliaría de manera significativa la ventaja competitiva de los fabricantes de plásticos y materiales compuestos europeos.