Pultrusión basada en el curado uv fuera del moldedesarrollo de componentes dirigidos a la industria de la automoción

Résumé

Los requerimientos de seguridad y eficiencia energética de la industria de la automoción han situado a los composites en las agendas estratégicas de todos los fabricantes. Sin embargo, la baja productividad de los procesos de fabricación unido a su elevado coste ha limitado su empleo a aplicaciones de alto valor añadido. Es por ello, que a lo largo de los últimos años se han realizado numerosos avances en la búsqueda de nuevos procesos que permitan la fabricación de composites de una manera rentable. Un ejemplo de ello es la pultrusión basada en el curado ultravioleta (UV) fuera del molde. Este nuevo enfoque consiste en curar el perfil a la salida del molde mediante radiación UV, lo que permite reducir las fuerzas de tiro, simplificar los moldes y fabricar perfiles curvos con un sistema de tiro robótico. Los estudios relativos a este proceso demostraron su viabilidad y sentaron las bases de la tecnología, vislumbrando su potencial para ser incorporada al tejido industrial vasco y hacer frente a los requerimientos de la industria de la automoción. No obstante, este hecho precisa de una mayor comprensión de los límites del proceso y de la tecnología en sí misma. Por lo tanto, el presente trabajo se ha centrado en la generación de conocimiento en tres bloques fundamentales: - El primer bloque se dirige al desarrollo de nuevas formulaciones fotocurables. El objetivo principal se basa en desarrollar formulaciones que aporten un incremento de las propiedades mecánicas con respecto a los perfiles actuales. Para ello se realiza una comparación entre la formulación utilizada en los estudios previos a este trabajo y dos nuevas formulaciones, una poliéster insaturada y una viniléster. La formulación de viniléster supone un aumento significativo de las propiedades mecánicas de los perfiles. Además, en este bloque se demuestra la viabilidad de curar mediante radiación UV composites cargados con alúmina tri-hidratada, siendo un paso previo a su incorporación en perfiles fabricados mediante pultrusión UV. - El segundo bloque se centra el desarrollo y validación de un modelo cinético capaz de predecir la evolución del grado de curado a través del espesor del composite durante el proceso de curado UV. El objetivo principal consiste en disponer de un modelo analítico para la simulación del proceso de pultrusión UV, lo que reduciría los tiempos de puesta en marcha de la máquina. Para ello, se combina un modelo óptico, que divide la intensidad en valores discretos de longitud de onda, con el modelo autocatalítico. Mediante este enfoque, se consideran todos los factores que afectan la curado UV, como la fuente de luz UV, el material y espesor del composite, así como el sistema fotoiniciador. - El tercer bloque está orientado al diseño de estructuras celulares de composite de absorción de energía en caso de impacto. El objetivo principal consiste en analizar la viabilidad de predecir el comportamiento del componente mediante la caracterización de las celdas unitarias que lo componen. Los resultados demuestran la viabilidad de esta estrategia, siempre y cuando se realice el diseño en base a los resultados de los ensayos dinámicos. Finalmente, se ha desarrollado un modelo de negocio en el que se ha establecido como cliente potencial la industria de la automoción. Mediante este análisis se ha estudiado, desde un punto de vista de negocio, la viabilidad de la tecnología para hacer frente a esta industria. La conclusión obtenida, unida a los resultados alcanzados en la presente tesis doctoral han puesto en marcha los mecanismos necesarios para la creación de una Startup basada en el proceso de pultrusión UV.