Resumen de Modelización y validación termo-mecánica del proceso SMC de composites de matriz termoplástica reforzados con fibras largas por el método de los elementos finitos

A.G. Arnáiz, Esteban Cañibano Álvarez, J. Guerrero, M.T. Fernández, Carlos Alonso

• español

  En la actualidad existe un creciente interés por los materiales compuestos para abordar la reducción de peso en el sector del transporte como consecuencia de las necesidades de electrificación para resolver la problemática de la contaminación. La elevada demanda de este tipo de materiales ha puesto en evidencia la necesidad de introducir el reciclado al final de su vida útil. Por ello existe una incipiente tendencia al uso de los composites termoplásticos para poder garantizar la sostenibilidad del sector. En busca de la adaptación de los procesos productivos a este nuevo panorama, es necesario profundizar sobre las nuevas metodologías de diseño y fabricación de piezas. A través del presente estudio, se profundiza en las bases del conformado de los termoplásticos reforzados con fibras largas, desde la perspectiva del modelado por simulación y posterior análisis.

  Para alcanzar los objetivos planteados, se realizaron diferentes pruebas experimentales de conformado empleando geometrías en forma de semiesfera con preconsolidados de polisulfuro de fenileno (PPS) reforzado con tejido de fibra de carbono. La información obtenida de la fase de experimentación se empleó para alimentar un modelo de simulación por el método de los elementos finitos (FEM), con el objetivo de replicar defectos de proceso e identificar sus causas. Las correlaciones establecidas sobre los patrones de conformado son extrapolables para distintos tipos de tejidos y materiales permitiendo sentar las bases en el conformado de materiales compuestos

• English

  Nowadays, there is a growing interest in composite materials to address weight reduction in the transport sector as a result of electrification needs to solve the problem of pollution. The strong demand for this type of material has put on evidence the need to introduce recycled materials at the end of its useful life. At present, there is an incipient trend towards the use of thermoplastic composites in order to guarantee the sustainability of the sector. In pursuit of the adaptation of production processes to this new paradigm, it is necessary to delve into new methodologies for the design and manufacture of parts. Through this work, the bases of the Sheet Molding Compound (SMC) of thermoplastics reinforced with long fibers are going to be investigated, to model the process by simulation and subsequent analysis.

  To achieve the presented objectives, different experimental tests were carried out, through hemisphere-shaped geometries. Using a preconsolidated based on Polyphenylene Sulfide (PPS) reinforced with woven carbon fiber, the forming process was tested. The data obtained during the experimentation phase was used to feed a simulation model based on the finite element method (FEM). Strain patterns correlations on forming were established allowing replicating the process and identifying their causes, enabling to lay the groundwork of SMC