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ComentarEnviar a un amigoImprimir Textos Salvador Doménech
1. Introducción
Entre las diversas técnicas asistidas con vacío, empleadas en sustitución de la laminación tradicional, las de infusión de resina líquida son las que mejor se adaptan a la producción en serie. Por ello día a día crece su empleo por aquellos astilleros y constructores que optan por mejorar la calidad y reducir el impacto ambiental de su actividad.
La laminación por infusión nace en los años 90 impulsada por las necesidades de la construcción de grandes estructuras en materiales compuestos. Por aquel entonces la única alternativa a la laminación tradicional por contacto a molde abierto era la inyección de resina a presión dentro de un molde cerrado constituido por dos piezas. La inyección, conocida también como RTM (Resin Transfer Moulding), resulta muy útil para construir piezas de forma repetitiva, sin embargo no es aplicable a piezas grandes por lo costoso del utillaje de moldeo. El dominio de la tecnología del vacío, que permite sustituir los contramoldes por bolsas, impele a los pioneros de la infusión a combinar presión y aspiración para lograr una mejor fluencia de la resina matriz a través de las capas de fibras de refuerzo de los laminados. Las ventajas que con tal sistema se persiguen son las mismas que ofrece la inyección sobre el contacto:
• Hallar un proceso inherentemente repetible que resultara en mínimas variaciones de peso y espesor de unas piezas a otras.
• Relativizar el efecto del trabajo humano sobre el posicionado de las fibras y su impregnación.
• Mejorar la calidad de los productos y la de los ambientes de trabajo.
Pronto se evidenciaron las dificultades a las que habría que hacer frente con este nuevo sistema, que en sus comienzos bien pudo suponer algo parecido a pasar de cocinar en fogón a hacerlo con microondas. La presión que ejercía la resina provocaba que las telas se movieran y que la compactación proporcionada por el vacío se perdiera. La resina elevaba su temperatura acortando el tiempo de gelificación dejando espacios sin impregnar. Para salvar estas dificultades, y por consiguiente las piezas, se tuvo que idear un medio de transporte adecuado, si bien la incorporación de éste al “stack” de vacío supondría mayor desperdicio de resina. Si bien la resistencia al avance y los picos exotérmicos de la reacción química pudieron superarse mediante el desarrollo de los materiales, la metodología o proceso idóneo sólo pudo ser depurado por ensayos de prueba y error, lo que condujo a los innovadores a la protección de sus descubrimientos mediante múltiples patentes industriales. En este periodo cabe destacar dos contribuciones esenciales:
• El método desarrollado por Bill Seeman para la US Navy, conocido como SCRIMP (Seeman Composites Resin Infusion Molding Process) y cuyas patentes posee TPI Technology Inc. constituye hoy en día un estándar para la infusión generalizado desde América hasta Taiwán con el que se construyen conocidas unidades de Alerion, Bentley, Bowman, Hatteras, Hinckley, Horizon, J-Boats, Pearson y tantos otros.
• El trabajo de los especialistas de JTA (Jeanneau Techniques Avancées) en la producción de los catamaranes Lagoon quienes culminaron su búsqueda de las técnicas de producción más competitivas tras la adquisición del grupo por su eterno rival Bénéteau, encontrando en la infusión la razón de ser de una producción de cientos de admirables unidades. Su vinculación con el astillero CNB proporcionó un vehículo para la transmisión de esta tecnología a la construcción de monocascos y de esloras mayores. En la actualidad esta tecnología se encuentra en un estadio de sólida madurez. Las simulaciones por ordenador para anticipar cuáles serán las características del avance del fluido utilizando análisis por elementos finitos (FEA) están al servicio de las oficinas de diseño y todos estos avances de la técnica permiten a los astilleros utilizar tanto la infusión con los moldes que ya poseen como la fabricación de otros específicamente indicados para ese uso. Se dispone de resinas de gran fluencia y gelificación tardía, de fibras más penetrables y de consumibles de mejor calidad, algunos de los cuales como las bolsas de vacío permiten incluso el ser reutilizados. Las múltiples alternativas disponibles se nos presentan de la mano de los licenciatarios de las patentes originales y de los fabricantes de materiales, así como de buen número de consultorías especializadas en la aplicación de su productos.
TÉCNICA BÁSICA DE INFUSIÓN
El proceso básico o común de todas las técnicas de infusión consiste en posicionar primero las telas de fibra, núcleos y otros insertos sobre el molde sin ningún aporte de resina. Esta operación puede realizarse sin prisa y de forma bien limpia, factores importantes que favorecen la calidad final de la pieza y del entorno de trabajo. Una vez terminada esta primera fase se colocan sobre el conjunto la bolsa de vacío y otros consumibles específicos de la infusión. Se recurre a cintas o aerosoles de productos antideslizantes bajo presión que ayudan a estabilizar el conjunto, mientras que la manta de sangrado es sustituida por una retícula como medio más adecuado al transporte de la resina, facilitando el recorrido a través de ésta y de los canales de distribución. Dado que buena parte de la resina debe fluir a través del laminado, el principal cometido de estos canales es acortar tanto como sea posible el recorrido de ésta. Por ello se disponen a lo largo del área central del molde y reciben a lo largo de su recorrido las diversas conducciones de entrada que conectan con el recipiente presurizado de la resina, mientras las tomas de aspiración de vacío que conducen al colector y la bomba se sitúan en su periferia. Una vez sellado el conjunto y con la ayuda del vacío se realiza una primera compactación que ayuda a estabilizar la pieza y aumentar el contenido en fibra por volumen reduciendo espacios intersticiales. Tras alcanzar el nivel de depresión deseado se abren los conductos de entrada para saturar la pieza con la resina líquida mientras todo el aire del interior es expulsado a través de las conducciones de vacío. Esta fase fundamental se realiza gradualmente y de una sola vez. La transparencia de las paredes de los conductos y capas de consumibles facilita el seguimiento de la resina en su avance. Las lecturas de los manómetros que miden la presión en la zona en que se produce este avance permiten controlar que el diferencial entre las presiones de infusión y de vacío se mantengan en valores negativos próximos a cero para evitar posibles deformaciones.
TÉCNICA DE INFUSIÓN A TRAVÉS DEL NÚCLEO
Algo considerado como un inconveniente de la técnica básica es que el medio y los canales de transporte dejan algún excedente de resina sobre la superficie de la piel externa. Para evitarlo se han desarrollado algunas variantes como el empleo de canales colapsables o dobles cámaras en el “stack” de vacío, si bien la solución más natural a este problema sobrevino por asociación. Muchas de las estructuras de cascos y cubiertas de las embarcaciones modernas son de tipo sándwich. En los núcleos de estas estructuras se utilizan a menudo incisiones paralelas y cruzadas para mejorar así su adaptabilidad a la forma del molde. Fue sólo cuestión de experimentación y tiempo el que se optara por convertir esas incisiones en eficaces canales de distribución y al núcleo perforado en el medio de transporte sustitutivo de las retículas. La resina excedente pasa así a formar parte del núcleo, contribuyendo entonces a las propiedades mecánicas del laminado y por tanto quedando ya plenamente justificada su presencia, siendo esta tendencia la que cuenta con mayor proyección en la actualidad. Típicamente las estructuras laminadas por infusión presentan gran uniformidad entre sí, con variaciones de peso inferiores al dos por ciento, y contenidos de fibra del orden del 50-65 por ciento en volumen (60-75% en peso). Si sumamos a esto que el sistema es aplicable a diversos tipos de resinas (poliésteres, vinilésteres y epoxis) y que en todos los casos las emisiones de volátiles se reducen prácticamente en un 90 por ciento, podremos entender los porqués de que su aplicación sea tan bien acogida para la producción de barcos en serie.
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