Descripción general de los procesos y aplicaciones de moldeo compuesto

1. Play-up de manos

Principio: Las telas fibrosas (por ejemplo, fibra de vidrio, fibra de carbono) se colocan manualmente sobre un molde, recubierto de resina (por ejemplo, epoxi, poliéster) y se enrollan para eliminar las burbujas de aire antes de curarse a temperatura ambiente o bajo calor.
Ventajas: Equipo simple, bajo costo, adecuado para la producción de lotes pequeños y formas complejas (por ejemplo, cascos de botes, esculturas).
Desventajas: Altamente dependiente de las habilidades del operador, la calidad inconsistente del producto, la alta porosidad y las propiedades mecánicas más bajas.
Aplicaciones: Yates, tanques de almacenamiento, componentes decorativos arquitectónicos.

2. Spray-up

Principio: Una pistola de pulverización simultáneamente dispensa fibras picadas y resina sobre un molde, seguido de compactación y curado.
Ventajas: Mayor eficiencia que la colocación de manos, adecuada para piezas huecas o curvas.
Desventajas: Contenido de fibra más bajo, resistencia reducida, altas emisiones de VOC (compuestos orgánicos volátiles).
Aplicaciones: Paneles de cuerpo automotriz, bañeras, conchas simples.

3. Moldado de bolsas de vacío

Principio: Después de colocar fibras y resina, una bolsa de vacío cubre la pieza y se evacúa el aire para compactar el material y mejorar el flujo de resina, asegurando menos vacíos.
Ventajas: Densidad de material más alta que la colocación de manos, menor porosidad, propiedades mecánicas mejoradas.
Desventajas: Requiere equipo de vacío e implica un proceso más complejo.
Aplicaciones: Pequeños componentes aeroespaciales, refuerzo localizado en cuchillas de turbina eólica.

4. Moldado de autoclave

Principio: Los prepregs (fibras pre-impregnadas con resina) se colocan en capas dentro de un autoclave y se curan a alta temperatura y presión.
Ventajas: Alta densidad de material, excelentes propiedades mecánicas, ideales para aplicaciones de alto rendimiento.
Desventajas: Equipo costoso, alto consumo de energía, largo ciclo de producción.
Aplicaciones: Alas de aeronaves, estructuras satelitales, componentes de autos de carrera.

5. Moldado de transferencia de resina (RTM)

Principio: Las preformas de fibra seca se colocan dentro de un molde cerrado, y se inyecta resina para impregnar las fibras antes de curar.
Ventajas: Alto acabado superficial, contenido de fibra controlable, adecuado para estructuras complejas.
Desventajas: Altos costos de moho requieren un control preciso de flujo de resina.
Variantes: RTM de alta presión (HP-RTM), RTM asistido por vacío (VARTM).
Aplicaciones: Piezas estructurales automotrices, fuselajes UAV.

6. Moldado de compresión

Principio: Los prepregs o los compuestos de moldeo de láminas (SMC) se colocan en un molde calentado y se comprimen en forma.
Ventajas: Adecuado para la producción en masa, alta eficiencia, calidad consistente del producto.
Desventajas: Altos costos de moho, control de orientación de fibra limitada.
Aplicaciones: Golpeones automotrices, componentes de aislamiento eléctrico.

7. Bobinado del filamento

Principio: Las fibras continuas impregnadas con la resina se enrollan alrededor de un mandril en ángulos específicos antes de curarse.
Ventajas: Orientación de fibra controlada, excelente resistencia, adecuada para estructuras axisimétricas.
Desventajas: Equipo complejo, limitado a formas simétricas rotacionalmente.
Aplicaciones: Vasos a presión, tuberías, casquillos de cohete.

8. Pultrusión

Principio: Las fibras continuas pasan a través de un baño de resina y se tiran a través de un molde calentado para dar forma y curarse.
Ventajas: Producción continua, alta eficiencia, ideal para perfiles constantes de sección transversal (por ejemplo, barras, vigas).
Desventajas: Limitado a los perfiles de línea recta, menor resistencia transversal.
Aplicaciones: Armaduras de puente, bandejas de cables, marcos de escalera.

9. Colocación automatizada de fibra (AFP)

Principio: Un sistema robótico coloca precisamente tiras estrechas de prepregaje en un molde después de caminos programados, luego el calor y la presión cure la estructura.
Ventajas: Alta precisión, alta eficiencia, adecuada para superficies curvas grandes y complejas.
Desventajas: Costos de equipos y materiales extremadamente altos.
Aplicaciones: Skins de fuselaje de aviones, vigas principales de turbina eólica.

10. Impresión 3D (fabricación aditiva)

Principio: Deposición de capa por capa utilizando modelado de deposición fusionado (FDM) o coextrusión de fibra continua (por ejemplo, tecnología Markforged).
Ventajas: Alta libertad de diseño, sin necesidad de moldes, ideal para prototipos o piezas complejas de bajo volumen.
Desventajas: Menor resistencia, enlace entre capas débil, proceso más lento.
Aplicaciones: Guardaces personalizados, prototipos estructurales livianos.

Otros procesos de moldeo

• Moldeo de inyección de reacción (RIM): Las resinas reactivas de curación rápida se inyectan en un molde, principalmente para compuestos a base de poliuretano.

• Moldado centrífugo: Utiliza la fuerza centrífuga para distribuir la resina dentro de las fibras, ideal para la fabricación de tuberías.

• Compuesto de moldeo masivo (BMC) / Compuesto de moldeo de masa (DMC): Adecuado para componentes eléctricos que usan un material compuesto tipo masilla.

Factores clave para la selección de procesos

• Volumen de producción: Pequeños lotes favorecen la colocación de la mano o la pulverización; La producción a gran escala prefiere moldeo por compresión o pultrusión.

• Requisitos de rendimiento: Las piezas de alto rendimiento utilizan molduras de autoclave o AFP; Las soluciones rentables utilizan la colocación de manos.

• Complejidad de la forma: Las superficies curvas complejas se benefician de RTM o AFP, mientras que las secciones transversales constantes se adaptan a la pultrusión.

• Tipo de material: Los compuestos de termoSet se realizan típicamente a través de RTM o moldeo de autoclave, mientras que los termoplásticos se pueden procesar mediante impresión 3D o moldeo por compresión.

Al seleccionar el proceso óptimo, los fabricantes pueden equilibrar el costo, la eficiencia y el rendimiento para satisfacer diversas demandas de la industria en aeroespacial, automotriz, energía y más.