Diseño y fabricación de piezas compuestas

La fabricación con materiales compuestos se diferencia de la fabricación tradicional de varias e importantes maneras. La fabricación con materiales compuestos utiliza capas de diversos materiales, como polímeros, metales, cerámicas y carbono, integrados en una matriz de resina para crear un material con características específicas. En la fabricación tradicional, sin embargo, se suele modelar, recortar o dar forma a un solo material para conseguir el producto deseado. Entre las demás diferencias se incluye la composición del material, las propiedades del material, las técnicas de procesamiento, la flexibilidad del diseño, la ratio fortaleza/peso, el coste y las tasas de producción.

Los compuestos en el diseño se refieren a los materiales diseñados que comprenden dos o más componentes distintos combinados para conseguir características de rendimiento específicas. Estos componentes suelen incluir una fase de refuerzo (como fibras o partículas) y una matriz (normalmente, un polímero o una resina). Los compuestos son famosos por sus excepcionales ratios fortaleza/peso, su resistencia a la corrosión y sus propiedades mecánicas personalizadas, que los hacen indispensables en diversos sectores, como aeroespacial, automoción, energía y equipación deportiva. Mediante una selección estratégica de materiales y la configuración de su disposición, los diseñadores pueden crear compuestos con atributos personalizados y con ello mejorar la integridad estructural y reducir los requisitos de peso críticos en el desarrollo moderno de ingeniería y productos. Gracias a los compuestos, los diseñadores pueden extender los límites de la innovación y la eficiencia.

La fabricación con compuestos es el proceso de definir las instrucciones detalladas para fabricar piezas compuestas, incluido la generación de núcleos, capas planas individuales, transiciones, drapeado y funciones de empalme. CDMA lo proporciona todo, así como compatibilidad para la generación automatizada de libros de capas, con una integración perfecta en el entorno de diseño de Creo. Permite controlar de forma precisa las propiedades del material, lo que a su vez permite crear productos fuertes, duraderos y versátiles.

La elección de los materiales compuestos depende de la aplicación específica y de las propiedades necesarias, como fortaleza, peso, durabilidad y cuestiones medioambientales. La versatilidad de los materiales compuestos los hace valiosos en diversos sectores, desde el aeroespacial y automoción hasta la construcción y las equipaciones deportivas.

• Fibra de carbono: Material muy fuerte y ligero compuesto por finas fibras que a su vez se componen principalmente de átomos de carbono. Estas fibras se combinan en un material compuesto al integrarlas en la matriz de polímeros. Los compuestos de fibra de carbono son conocidos por su excepcional ratio fortaleza/peso, que los hace idóneos para aplicaciones que exigen rigidez y ligereza, como aeroespacial, automoción y equipación deportiva.
• Kevlar: Una fibra de aramida sintética desarrollada por DuPont famosa por su extraordinaria fortaleza y resistencia al calor. Las fibras Kevlar a menudo se utilizan en aplicaciones donde una gran resistencia a la tracción y la resistencia a la abrasión y a los impactos son cruciales. Estas incluyen el blindaje corporal (corazas), chalecos antibalas, guantes e indumentaria de protección.
• Fibra de vidrio: Material compuesto hecho de finas fibras de vidrio integradas en una matriz de polímeros, normalmente, resina epoxídica o de poliéster. Es valiosa por su gran fortaleza, su naturaleza ligera y su resistencia a la corrosión. La fibra de vidrio suele utilizarse en la construcción, la construcción naval, piezas para la automoción y diversos productos de consumo, gracias a su versatilidad y su rentabilidad.

Los usuarios de Creo Simulation pueden acceder a las propiedades de masa de las piezas compuestas creadas en el estadio de diseño y realizar un análisis estructural de estas piezas complejas, teniendo en cuenta las características de material y la orientación de cada capa, para garantizar que las piezas definitivas reúnan los requisitos de ingeniería. Los usuarios pueden emplear la función de simulación de drapeado para analizar la capacidad de producción de la capa y crear los patrones planos de la capa.

Los materiales compuestos son valiosos porque ofrecen la posibilidad de personalizarse de acuerdo con requisitos específicos, lo que los convierte en una opción versátil en muchos sectores donde los materiales tradicionales pueden quedarse cortos en cuanto a rendimiento, peso o durabilidad. Según la Asociación Americana de Fabricación de Compuestos (American Composites Manufacturing Association, ACMA), la energía eólica es el principal consumidor (25 %), seguida del sector aeroespacial (20 %), artículos deportivos/recreativos (10-12 %), automoción (10-12 %), composición para plásticos moldeados por inyección (5-8 %), recipientes presurizados (5-8 %) y construcción e infraestructuras (5-8 %). Otros segmentos del mercado representan alrededor del 15 % y siguen creciendo, a medida que se identifican otras aplicaciones.