Continuando con la serie de artículos sobre las diferentes tecnologías de fabricación con materiales compuestos, hoy les traemos una publicación sobre el proceso de infusión y sus características.
La infusión es un proceso de fabricación de material compuesto FRP con propiedades superiores a la laminación manual o laminado húmedo. A diferencia de este, el laminado de las fibras de refuerzo se realiza en seco, impregnándolas posteriormente con la resina polimérica utilizando el vacío.
Fases del proceso de infusión
Como hemos mencionado, el laminado se posiciona en un molde, es decir, todas las telas y materiales de refuerzo que formarán la pieza. Cuando la geometría que se debe seguir es algo complicada, suele utilizarse un adhesivo en spray ligero especial para infusión, que ayuda a que el refuerzo se mantenga donde debe estar.
Una vez que se han apilado todas las telas, núcleos y otros refuerzos, se prepara la bolsa de infusión con todos los materiales necesarios. Estos variarán dependiendo del tipo de pieza, su geometría y tamaño. En general podemos resumirlos de la siguiente manera, siguiendo un orden desde la última capa del laminado (cara B) hacia afuera del molde:
- Peel ply: Es una tela sintética de nylon sobre la que no se adhiere la resina, por lo que una vez que la pieza ha curado se puede retirar. Esta piel protege al laminado de la contaminación ambiental durante el proceso y deja un acabado rugoso y uniforme en la cara B. Por lo tanto, es recomendable utilizarla cuando sea necesario adherir posteriormente la pieza de FRP u obtener un acabado decente en la cara B.
- Release Film o Bleeding: Esta película de material plástico permite el paso del exceso de resina y del aire atrapado en el laminado, así como la evacuación de volátiles y disolventes gracias a perforaciones hechas en la propia película. Dependiendo del número de perforaciones por pulgada cuadrada se encuentran como P0, P3, P31… Además, protege al laminado de contaminantes externos.
- Manta o Breather: La manta es un tejido de vidrio que distribuye la presión de vacío de forma pareja sobre el laminado, permitiendo que el aire circule fácilmente. Además, absorbe el exceso de resina.
- Bolsa de vacío: Fabricada de un material hermético al aire, permite generar un vacío entre el laminado y la superficie del molde, compactando el material y eliminando el aire y otros gases incluidos en su interior.
Antes de cerrar la bolsa de vacío contra la brida del molde con una cinta especial hermética al aire, se debe estudiar la disposición de la válvula de vacío y la toma de resina.
Desde un tanque externo, la resina será absorbida y forzada por el gradiente de presión generado en la pieza con el vacío. De esta manera, la resina impregnará el laminado y servirá como material aglutinante para el refuerzo una vez curada. Por lo tanto, un diseño deficiente de la ubicación de las tomas de vacío y resina podría generar canales preferenciales de resina, dejando zonas de la pieza sin infusión.
La fibra seca causará fallas críticas que son difíciles de detectar y pobres propiedades mecánicas, siendo un fenómeno difícil de reparar.
Normalmente se prina en la mitad y los puntos de vacío se ubican en los extremos o el perímetro de la pieza. Sin embargo, cada geometría de pieza es completamente diferente y requerirá su propio estudio. Para mejorar esto, se añaden tubos abiertos y mallas en los puntos de prinado para promover el flujo de resina en toda la pieza.
Materiales más utilizados
Los materiales utilizados en el proceso de infusión son diversos. Debido a la aplicabilidad de este método de fabricación, es común encontrar fibra de vidrio y resinas termostables. En particular, las telas sin cruzar mejoran el flujo de resina, mientras que las mats tienden a ralentizarlo.
En cuanto a las resinas, es importante tener un buen control sobre ellas. En primer lugar, deben tener una viscosidad apropiada que permita una buena fluidez (no tixotrópica). Adicionalmente, se debe conocer el tiempo de curado, ya que un curado prematuro bloquearía el movimiento de la resina para infundir el resto de la pieza.
Debe tenerse en cuenta que el curado es una reacción exotérmica, y el curado se acelerará con el aumento de temperatura. Los moldes pueden calentarse utilizando resistencias para curar la pieza en su interior.
Propiedades y beneficios de la infusión
En cuanto a las propiedades mecánicas de este proceso, son superiores a las de la laminación manual, porque el curado se realiza con presión de vacío y la relación resina/fibra es algo más precisa (sin llegar a ser óptima todavía). De esta manera, para una pieza con las mismas propiedades mecánicas laminada manualmente, el peso de la pieza de infusión será reducido.
El precio de esta tecnología es económico, siempre que el proceso esté bien controlado y estudiado. Sin embargo, el volumen de producción no es demasiado elevado.
Es muy adecuada para geometrías grandes y formas no muy complicadas de una sola pieza, como cascos de barcos, palas de aerogeneradores o paneles.
Otra ventaja importante es que los operarios no tienen que estar en contacto directo con los elementos químicos de la resina, protegiendo de elementos externos y contaminación.
Como ya saben, en Iberia Compositech somos expertos en producir piezas de material compuesto y trabajamos utilizando diversas tecnologías, seleccionando la más adecuada para cada proyecto en base a factores como las propiedades técnicas de la pieza, su uso final o la cantidad a producir.
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