Diseño, fabricación y ensayo de probetas de GFRP (plásticos reforzados con fibra de vidrio) elaboradas con métodos no convencionales
2019
| Tesista | Vicente Andrés GAJARDO NAREA Ingeniero Mecánico Industrial - Universidad Técnica Federico Santa María, Chile Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina |
| Director | Ing. Cesar Belinco, CNEA, UNSAM- Argentina |
| Codirector | Ing. Martín Raúl GONZALEZ FUSTER, CNEA, UTN FRH– Argentina |
| Lugar de realización | Departamento Tecnología de Materiales Compuestos - Gerencia Desarrollo Tecnológico y Proyectos Especiales - Gerencia de Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares, CNEA |
| Fecha Defensa | 05/12/2019 |
| Jurado | Dr. Leonel Matías CHIACCIARELLI, UBA Dr. Pedro FERREIROS, CNEA, UNSAM, CONICET Dr. Ricardo POGDAIZ, INTI, UNSAM |
| Código | ITS/TM-208/19 |
Título completo
Diseño, fabricación y ensayo de probetas de GFRP (plásticos reforzados con fibra de vidrio) elaboradas con métodos no convencionales
Resumen
El presente trabajo se enmarca en los lineamientos generales del Departamento Tecnología de Materiales Compuestos orientados a desarrollar materiales compuestos de grandes prestaciones para dar soporte a la industria nuclear y otras de alto contenido tecnológico. Esta tesis se centra en el desarrollo de material plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP) utilizando dos técnicas distintas de fabricación, que son el moldeo por contacto manual y la infusión de resina asistida por vacío. El propósito principal consiste en comparar las propiedades y prestaciones de los laminados obtenidos mediante cada uno de estos métodos para de esta manera determinar cuál es más conveniente en función de los requerimientos de la fabricación de palas de aerogeneradores.
El alcance de las tareas realizadas incluyó el diseño de las probetas, el proceso de fabricación y la realización de ensayos para determinar las características a ser comparadas entre ambas técnicas. El diseño de las probetas respondió tanto a criterios técnicos como económicos. La fabricación de las mismas se llevó a cabo en instalaciones de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) bajo condiciones de atmósfera controlada. La fase experimental consistió en la observación mediante microscopía óptica y electrónico (SEM), en la realización de ensayos de tracción, la estimación de las proporciones de fibra-resina mediante incineración, y el cálculo de agujeros presentes en el material a través de la diferencia entre la densidad teórica y la real.
Los resultados indican que el laminado manual presenta mayor cantidad de defectos y burbujas (voids), y por ello sus prestaciones mecánicas son menores que las obtenidas mediante el laminado por infusión. En tanto que esta última técnica presenta mayor proporción fibra-resina, mejor distribución de los refuerzos y mejor acabado superficial.
Palabras clave: Materiales compuestos; Laminado manual; Infusión asistida por vacío
Complete Title
Design, manufacture and testing of GFRP (glass fiber reinforced plastics) test specimens made with unconventional methods
Abstract
The present work is part of the general guidelines of the Technology Department of Composite Materials aimed at developing high-performance composite materials to support the nuclear industry and others with high technological content. This thesis focuses on the development of glass fiber reinforced plastic (GFRP) material using two different manufacturing techniques, which are hand lay-up and vacuum infusion process. The main purpose is to compare the properties and performance of the laminates obtained by each of these methods in order to determine which is more convenient depending on the requirements of the manufacture of wind turbine blades.
The scope of the tasks carried out included the design of the specimens, the manufacturing process and the realization of tests to determine the characteristics to be compared between both techniques. The design of the specimens responded to both technical and economic criteria. The manufacture was carried out in facilities of the National Atomic Energy Commission (CNEA) under controlled atmosphere conditions. The experimental phase consisted in the observation by optical and electronic microscopy (SEM), in the performance of tensile tests, the estimation of the proportions of fiber-resin by incineration, and the calculation of holes present in the material through the variation between the theoretical density and the real one.
The results indicate that the hand lay-up presents a greater quantity of defects (voids), and therefore its mechanical performance is lower than those obtained by the vacuum infusion process. This last technique has higher fiber-resin ratio, better distribution of reinforcements and better surface finish.
Keywords: Composite; Hand lay-up; Vacuum Infusion Process (VIP)
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