Las diferentes tecnologías de fabricación de los materiales compuestos presentan determinadas características según los requerimientos de producción de la pieza.

Históricamente, el conformado de este tipo de materiales ha sido una labor manual y limitada. Sin embargo, estos procesos han dado paso a otros en busca de la automatización y repetibilidad en la fabricación, encontrándonos a día de hoy diversos procesos de fabricación. Cada uno de ellos es recomendado para una situación en concreto, teniendo en cuenta parámetros cómo: 

·       Complejidad geométrica de la pieza 

·       Dimensiones de la pieza 

·       Propiedades y requerimientos físicos finales buscados 

·       Propiedades visuales del producto final 

·       Tipos de materiales 

·       Volumen de producción 

·       Costes de producción 

En nuestra sección de Tecnologías podrás conocer más detalladamente los principales procesos de fabricación con materiales compuestos y cual resulta más adecuado en función de estos parámetros mencionados.

Preimpregnado con autoclave

En este caso, vamos a centrarnos en esta tecnología de fabricación que está destinada a series cortas/medias con unos requerimientos elevados en cuanto propiedades del producto final. 

Acepta del mismo modo un nivel de complejidad geométrico elevado y un tamaño medio o bajo de pieza. Sin embargo, el coste de producción es alto, ya que además de que es un proceso manual, la materia prima es costosa.

Pese a que es un proceso apto para cualquier tipo de material, el carbono y otros refuerzos de altas propiedades son los más comunes de encontrar. Del mismo modo, la resina termoestable de epoxi o la fenólica son la norma, aunque todo tipo de resinas tanto termoestables como termoplásticas se pueden utilizar. 

El material preimpregnado utilizado en FRP, comúnmente conocido como “prepreg”, se trata de la fibra de refuerzo en forma de tejido o fibras unidireccionales que ha sido previamente preimpregnada con la resina. De este modo se consigue aportar la cantidad justa y necesaria de resina, optimizando al máximo las propiedades mecánicas de los materiales y el peso de las piezas. 

El proceso de polimerización de la resina polimérica comienza desde el momento de impregnado inicial durante la fase de producción del material. Debido a esto, es necesario almacenar el prepreg a temperaturas aproximadas de -18ºC con el fin de frenar este proceso. Las salas de trabajo por otra parte deben tener una temperatura constante de alrededor de 25ºC ya que estos materiales son muy sensibles a la temperatura. Además, las áreas donde se trabaje deben estar libres de polvo y contaminantes, cualquier agente perturbará las propiedades finales de la pieza. 

El proceso de fabricación de piezas mediante prepreg comienza con el corte del material con las formas necesarias. Tras ello, un operario especializado laminará el material, es decir llevará a su sitio los cortes hechos anteriormente sobre el molde siguiendo la geometría de este. Este proceso es de vital importancia, ya que se debe controlar la uniformidad del espesor, los solapes del material y el copiado perfecto de las superficies. 

En este punto es dónde el preimpregnado muestra una de sus mayores ventajas, ya que posibilita la creación de formas complicadas de una manera relativamente sencilla y limpia. 

Por último, se procesará la pieza curando la matriz polimérica de diferentes formas. Las técnicas más comunes son el curado por vaccum bagging y el curado en autoclave. 

Las diferencias entre estos procesos son la temperatura de curado y especialmente la presión. Cuanto mayor es esta última mejores propiedades mecánicas se obtienen, ya que la compactación del material incrementa y se evita en mayor medida la aparición de burbujas de aire. Sin embargo, existe un límite donde se estrangula el material y la resina no es capaz de fluir. 

Por otro lado, con la temperatura seremos capaces de controlar los tiempos de curado, otro parámetro de vital importancia. 

Es importante conocer y tener control de las pendientes de temperatura y presión y tiempos de curado de los materiales para conseguir un llevar a cabo el proceso de forma satisfactoria. En el curado en autoclave se hablan de temperaturas desde 90 a 200ºC con presiones hasta los 10 bar. Estas instalaciones tienen un alto coste, por lo que a menudo se utilizan otros procesos que no superan los 0,8 bares. 

El futuro del preimpregnado se centra en el desarrollo e investigación de la automatización del proceso, así como la aplicación en productos de formas complejas y escalabilidad para grandes estructuras en mercados diversos.

Los nuevos enfoques han sido el foco de la investigación para producir materiales que sean más rápidos de colocar, más fáciles de usar y que produzcan laminados de mayor calidad.