Resumen de Fabricación y caracterización mecánica de un laminado de fibra de carbono en matriz de resina epoxi

Alexander Paz Carvajal, Luis Miguel Rios Gamboa, Fernando Casanova García, Arlex Leyton Virgen, José Jaime García Alvarez

• español

  En Colombia están poco extendidos los conocimientos sobre la manufactura de materiales compuestos fibro-reforzados y sus propiedades mecánicas. Este estudio piloto con vigas de materiales fibro-reforzados se realizó con el fin de evaluar el módulo de elasticidad de un material compuesto con matriz polimérica tipo epoxi y fibras de carbono. Este compuesto será posteriormente utilizado en el desarrollo de un fijador externo para transporte de huesos. Se describe el procedimiento para la fabricación de los prototipos mediante el procedimiento hand lay-up variando el número de capas de fibra de carbono para variar así la relación volumétrica de la fibra. El módulo de elasticidad se obtuvo experimentalmente mediante pruebas de flexión en tres puntos con base en la norma ASTM D7264 y también se calculó teóricamente utilizando el módulo de elasticidad de los componentes (fibra y resina) y la ley de mezclas.

  Tanto el módulo de elasticidad obtenido experimentalmente como el obtenido teóricamente, aumentaron linealmente al aumentar la cantidad de fibra en el compuesto. Los módulos de elasticidad experimentales fueron menores que los obtenidos teóricamente, lo cual podría atribuirse arrugas o incorrecto alineamiento de la tela generado durante la manipulación dentro del molde. También podría deberse a una posible incompleta adhesión entre las fibras y la resina.

• English

  The knowledge about manufacturing and the resulting mechanical properties using fibro-reinforced material is currently limited in Colombia. This preliminary study using beams made of fiber reinforced material was undertaken to evaluate the elastic modulus of the composite material, which will be subsequently used to design an external fixation system for bone transportation.

  Specimens were made of carbon fiber fabric using epoxy resin as the matrix. A hand lay-up manufacturing process varying number of carbon fiber layers was implemented to evaluate different fiber volumetric ratios. The elastic modulus was experimentally obtained by performing bending tests based on the ASTM D7264 standard. Also, the elastic modulus was theoretically calculated using the rule of mixtures.

  The experimental and theoretical elastic modulus was lineally increased for increasing the volumetric fiber ratio. However, the experimental results were considerably smaller than the theoretically obtained results, which might be produced by a possible presence of wrinkles or misalignment of the fabric produced during the handling inside the mold. It could be also produced by incomplete adhesion between the fiber and the resin.