Adhesites 4.0 (2017 – 2018)

 

ANTECEDENTES

Las técnicas actuales utilizadas para la monitorización de los composites incluyen técnicas de ultrasonidos de baja y alta frecuencia, cámaras termográficas de infrarrojos, métodos, en base a corriente de Foucault, fibras ópticas etc. Paralelamente, se pueden encontrar algunas investigaciones sobre el uso de materiales piezoeléctricos que en combinación con técnicas de ultrasonidos, y conectores diversos, a través del envío y recepción de ondas electromagnéticas, son capaces de “interrogar” a la estructuras sobre su estado.

Otro ejemplo es la integración de fibras ópticas en los composites. Si bien estos métodos se han testado para la monitorización de deformaciones principalmente, tanto los materiales piezoeléctricos, como la integración de la fibra óptica, presentan importantes inconvenientes, tales como: importantes limitaciones relacionadas con la conectividad del sensor, los diferentes diámetros de la fibra óptica y la fibra de refuerzo que inducen fallos en el material y lo disminuye sus propiedades mecánicas y la fiabilidad del sensor.

Otras iniciativas relacionadas con la sensorización del material como el uso de “recubrimiento inteligentes” en base a nanotubos de carbono en combinación con tecnologías piezoeléctricas, han resultado fallidas de cara a la aplicabilidad del sistemas (se requieren complicadas técnicas espectroscópicas).

 

OBJETIVOS

El objetivo final del proyecto Adhesites 4.0 es el desarrollo de un método novedoso basado en la sensorización del proceso de curado de composites, y las uniones adhesivas, a través de la integración en el material compuesto y el adhesivo de un pequeño porcentaje de fibras ferromagnéticas recubiertas con vidrio de bajo coste para la monitorización a lo largo de todas sus fases de producción, y asimismo en el proceso de curado de adhesivos a través de la integración de un pequeño porcentaje de dichas fibras en el adhesivo.

Mediante el uso de tecnologías 4.0, se persiguen los siguientes objetivos:

  • Una mayor eficiencia en la fabricación de composites: La mejora de los procesos permitirá lograr la disminución sustancial de piezas defectuosas.
  • Mejora en el curado de los adhesivos permitiendo unas mayores prestaciones mecánicas en las uniones.
  • Mejores prestaciones de los productos terminados: El control de las variables térmicas y mecánicas del composite durante el proceso de fabricación, permitirá obtener productos con unas mayores prestaciones estructurales, que gracias a la posibilidad de la reducción significativa de los coeficientes de seguridad habitualmente empleados, requerirán el uso de una menor cantidad de material.
  • Un sistema aplicable al mantenimiento predictivo a lo largo del ciclo de vida del producto: El sistema de monitorización propuesto, permitirá no sólo el control durante el proceso de producción, sino que el uso durante su vida útil proporcionará una herramienta para el mantenimiento predictivo.

 

CONCLUSIONES

  • Se ha comprobado que las fibras defoormagneticas son capaces de transmitir una señal proporcional a la deformación inducida en composites epoxi/vidrio, como efecto de una carga aplicada.
  • Se ha comprobado a escala de laboratorio que es posible monitorización remota del curado de los composites  y adhesivos,  por lo que esta técnica podría ser utilizada para la optimización de los ciclos productivos.
  • Integradas en tejidos/velos de vidrio, en concentraciones incluso menores a un 0.5% en peso, constituyen un nuevo rango de material sensor capaz de detectar variaciones en el  Para la incorporación de estas fibras es posible utilizar diferentes vías: cosido, incorporación en el yarn, adhesivos.
  • En el caso de los adhesivos se ha verificado que es posible la utilización de fibras cortas (0.1-0.5 mm de longitud) para la monitorización del curado,   aunque la señal  que se obtiene es inferior que en el caso de la fibra continua.
  • Las prestaciones mecánicas de los composites funcionalizados con 0,5% en peso de fibras ferromagneticas son buenas y no se ven afectados por su incorporación.

 

FUTUROS TRABAJOS

  • Empleo de la fibra ferromagtica para monitorizar la orientación de las fibras en diferentes zonas de piezas obtenidas por inyección y compresión. Monitorización de forma remota de la orientación de la fibra  en pieza de composite (IMC o SMC), y el control de las tensiones mecánicas mediante la integración en el material de fibras ferromagnéticas recubiertas con vidrio de bajo coste ( 15-18 micras de diámetro) y la realización de mediciones remotas de campo magnético mediante un lector.
  • Desarrollo de lectores portátiles para poder realizar la lectura remota en el procesado de plásticos o en la pieza final.

 

 

PARTICIPANTES

Centro Español de Plásticos

El Centro Español de Plásticos (CEP) es una asociación sin ánimo de lucro fundada en 1953, con la misión de contribuir al conocimiento y establecimiento de una cultura responsable, en el buen uso de materiales termoplásticos y composites, y el fomento de la inversión en actividades de I+D+i de las que resulte la mejora de la competitividad de este sector. Se trata de una asociación de ámbito nacional, que se ha convertido en el principal referente asociativo de los materiales plásticos y composites en España, con un elevado nivel de representatividad de las empresas y profesionales del sector.  En 2015, el CEP se convirtió en Agrupación Empresarial Innovadora, y en 2016 ha obtenido la certificación Bronze Label como Primer Clúster Español de Plásticos y Composites, renovada este 2018.

Gaiker

El Centro Tecnológico Gaiker es una entidad privada sin ánimo de lucro dedicada a la investigación y la prestación de servicios tecnológicos e innovadores para las empresas. Desde su creación en 1985, contribuye al desarrollo tecnológico y a la competitividad del tejido empresarial mediante el aprendizaje, especialización y posterior transferencia a los miembros de su Fundación y a sus clientes de tecnologías relacionadas con sus Áreas de Conocimiento: Plásticos y Composites, Medio Ambiente y Reciclado y Biotecnología.

Gairesa

Gairesa es una pyme gallega, creada en el año 1980, que se dedica por entero al desarrollo de formulaciones y puesta a punto de sistemas plásticos líquidos para la construcción, obra pública, ingeniería civil, industria naval o sector de los composites, entre otros. El modelo de compañía de Gairesa está basado fundamentalmente en la I+D+i con el objetivo de proporcionar a sus clientes productos innovadores. En el departamento de I+D+i, se han llevado a cabo un gran número de investigaciones, siempre en el campo de los polímeros, que han generado numerosas publicaciones, conferencias, cursos y colaboraciones con prestigiosos organismos de investigación.