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• Melt Processing of Cellulose Nanofibers Reinforced PLA from a Sustainable Masterbatch Process

  J. Cailloux, J. Raquez, G. Re, O. Santana, P. Dubois, M. Maspoch

  Materiales Compuestos (2023). Vol. 03 - Comunicaciones Matcomp17 (2019), (Núm. 3 - Procesos de Fabricación II y Materiales Avanzados), 17

  
  

  Abstract

  In this study, cellulose nanofiber (CNF)-reinforced poly (lactic acid) (PLA) bionanocomposites were manufactured through industrially scalable equipments. The compatibility differences between hydrophobic PLA and hydrophilic CNF was counteracted using a water-based polyethylene glycol (PEG)/CNF masterbatch approach, hence minimizing CNF self-agglomeration during drying. Polarized light microscopy showed a progressive refinement of the CNF distribution into PLA upon increasing the PEG content. Rheological experiments provided further evidences about the efficiency of the PEG carrier sytem. Indeed the formation of strong CNF interactions or a three-dimensional CNF network was highlighted for the masterbatch-based composites holding 20 wt.% of PEG, corroborating the successfulness of our sustainable approach to disperse effectively CNF through melt blending techniques. Under thermo-mechanical loading, the rigid percolated CNF structure mastered the viscoelastic response of the plasticized composites, demonstrating the load-bearing capacity of well-entangled CNF in the glassy as well as in the rubbery state. This rapid and straightforward physical method is a suitable approach for preparing dried and concentrated melt-processable CNF masterbatches that can be adopted in conventional melt-processing methods at an industrial scale.  

  Abstract
  In this study, cellulose nanofiber (CNF)-reinforced poly (lactic acid) (PLA) bionanocomposites were manufactured through industrially scalable equipments. The compatibility [...]

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• Study of the influence of flame-retardant additives on the mechanical properties of epoxy-fiberglass and basalt composites

  . N.Soriano, . A.Navarro, . B.López

  Materiales Compuestos (2023). Vol. 03 - Comunicaciones Matcomp17 (2019), (Núm. 3 - Procesos de Fabricación II y Materiales Avanzados), 16

  
  

  Abstract

  One of the main problems of composites is fire resistance properties. New fire-retardant additives are able to modestly improve this problem, although mechanical properties can be depleted. For this reason, a large variety of phosphorus-based flame retardants have been studied for their flammability and their rheological and mechanical properties [1,2]. However, little research has been done on the mechanical and rheological properties of epoxy resins with non-halogenated flame retardants, and these must be at least mentioned in conjunction with the fire retardant characteristics, in order to acquire a global view of the compound. In this work, the correlation between the addition of non- halogenated flame retardants and the mechanical properties of composites (tensile properties, interlaminar shear, flexure) and different types of fiber (basalt and glass) has been researched.

  Abstract
  One of the main problems of composites is fire resistance properties. New fire-retardant additives are able to modestly improve this problem, although mechanical properties [...]

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• Manufacturing and characterization of multimaterial components of titanium and composites of PEEK-carbon fibre

  A. Pedreira, A. Collazo, E. Rodriguez

  Materiales Compuestos (2023). Vol. 03 - Comunicaciones Matcomp17 (2019), (Núm. 3 - Procesos de Fabricación II y Materiales Avanzados), 15

  
  

  Abstract

  Nowadays, the aeronautical sector use composite materials reinforced with high performance fibers. In this field, the composites of thermoplastic matrix (TPCs) is reinforced with continuous carbon fibers wich combine both high strength and lightness thus offering a great potential to replacement, at least partially, the metal alloys. The thermoplastic matrix allows reducing manufacturing costs and minimizing recycling problems. The integration of TPCs sometimes forces to combine pieces which are very different in composition, forming a multimaterial. During the development of the research , the manufacturing and physical-mechanical characterization of the CF-PEEK composite material and the union of said material with titanium was carried out. Firstly, the characterization and optimization of the press forming process of the monolithic CF-PEEK has been developed. The characterization was carried out through DSC and TGA tests, mechanical tensile tests according to the standard UNE-EN 527-5 and microscopic analysis. Then, the CF-PEEK-Ti joints were made and evaluated.In order to improve the quality of the joints has been used Ti-6Al-4V with two surface treatments (shot blasting and laser texturing) and enrich the surface with PEEK film.The mechanical characterization was carried out through the SLJ (Single Lap Joint) test according to the standard ASTM D5868. The results have shown how the laser treatment improves the quality of the joint, achieving the highest efficiency by enriching the surface with PEEK film. The viability of multi-material joints has been demonstrated through direct production in the press.

  Abstract
  Nowadays, the aeronautical sector use composite materials reinforced with high performance fibers. In this field, the composites of thermoplastic matrix (TPCs) is reinforced [...]

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• Development of ASA base composites for Large Format Additive Manufacturing

  D. Moreno-Sancheza, V. Casal, S. Molina

  Materiales Compuestos (2023). Vol. 03 - Comunicaciones Matcomp17 (2019), (Núm. 3 - Procesos de Fabricación II y Materiales Avanzados), 13

  
  

  Abstract

  Additive Manufacturing (AM) technologies are starting to be part of the naval industrial fabric, not only for creating prototypes, but also, for producing final parts. One of the most interesting AM technologies is material extrusion, mainly of melt thermoplastics, which are able to create 3D parts through a selective layer-by-layer deposition of polymeric melt-material beads. Concerning industrial area, there is a special interest in the new development of printers with various cubic meters in size, which allow to create parts for sectors such as naval accommodation, automotive, and wind energy. The development of new materials which satisfy the rheological, functional and mechanical requirements is fundamental for large format additive manufacturing technologies, in order to produce satisfactory parts. The latest published researches are focused on the development of thermoplastic materials reinforced with fibers (mainly carbon and glass) which lend the adequate properties for this end. Following this trend, this paper is focused on the development of new materials based on ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate), reinforced with carbon fibers, in order to be used in large format additive manufacturing devices for naval sector. Thanks to its intrinsic UV resistance property, this research might contribute to create parts for outdoor emplacement, extending its useful life in service.

  Abstract
  Additive Manufacturing (AM) technologies are starting to be part of the naval industrial fabric, not only for creating prototypes, but also, for producing final parts. One [...]

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• Automated in situ consolidation process for pre-impregnated carbon fibers: a cyber physical approach

  J. Rodrigues, F. Silva, J. Santos, J. S.Tavares, . L.Pina

  Materiales Compuestos (2023). Vol. 03 - Comunicaciones Matcomp17 (2019), (Núm. 3 - Procesos de Fabricación II y Materiales Avanzados), 14

  
  

  Abstract

  The concept known as the fourth industrial revolution (Industry 4.0) has developed a wide field of study, such as the Internet of Things (IoT), Cyber-Physical Systems (CPS) and Information and Communication Technology (ICT), with the objective to achieve enhancing the processes performance of automated systems. This work focuses on the field of CPS for an in situ consolidation machine, which handles pre-impregnated, in this case unidirectional carbon fiber tapes with polyamide 6, in order to create composite laminates. The physical model involves an unwinding system that feeds the tape into a turning table through a pressing mechanism, which has a radiation heater before and refrigeration after the presser to guarantee the composite temperature. The objective is to model and simulate the heating process before, during and after the pressing mechanism to feed an optimization algorithm in order to calculate the optimal working parameters such as heaters power, heater positioning and process speed taking into account the temperatures of the tape, to avoid overheating and to improve process time. The results are processed, so that they can send and receive data constantly, to an optimization system to alter parameters, without making programing code changes and avoiding the need to stop the consolidation. The CPS can handle different classes of pre-impregnated composites, by learning during the consolidation process, in order to improve the overall result, without the need of fully or partially reprograming the code, which a main characteristic of CPS.

  Abstract
  The concept known as the fourth industrial revolution (Industry 4.0) has developed a wide field of study, such as the Internet of Things (IoT), Cyber-Physical Systems (CPS) [...]

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• Development of flame retardant composites manufactured by ultraviolet cured pultrusion

  I. Tena, I. Saenz-Dominguez, . J.Torre, L. Aretxabaleta, M. Sarrionandia, J. Aurrekoetxea

  Materiales Compuestos (2023). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 18

  
  

  Abstract

  Composites are on the strategic agendas of all manufacturers of transport sector (automobile, industrial vehicle, bus, train ...) and civil infrastructure. The development of new manufacturing processes such as out of die ultraviolet (UV) cured pultrusion can realise many concepts that are currently unfeasible. Therefore, it is essential that composites for automotive, transport or civil infraestructure present excellent fire resistance properties, particularly for structural applications. There are multiple strategies to improve the fire resistance of composites, but the peculiarities of the UV pultrusion process require the use of systems that allow the transmission of UV light through the material, and ensure a fast curing of the profile at the exit of the die to prevent expansion problems. Hence, different ignifugant strategies have been studied in this work: fillers or additives (alumina tri-hydrate, ATH), reactive compounds (ammonium polyphosphate, APP) and intumescent coatings. After analysing the different flame retardant strategies, it has been concluded that all the strategies improve the fire resistance capacity with respect to the base formulation, being the ATH and the intumescent coating the ones that present greater fireproof capacity.

  Abstract
  Composites are on the strategic agendas of all manufacturers of transport sector (automobile, industrial vehicle, bus, train ...) and civil infrastructure. The development [...]

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• FIBRESHIP, el gran reto de usar materiales compuestos en la construccion de buques de gran eslora

  A. Jurado, C. García, E. Sanchez

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 4 - Aplicaciones de los materiales compuestos. Nuevos procesos de fabricación y materiales compuestos avanzados.), 156

  
  

  Abstract

  FIBRESHIP (H2020, Grant 723360) es un ambicioso proyecto de innovacion naval financiado por la Comisión Europea, en el que participan 18 socios europeos que estan coordinados por la empresa española Tecnicas y Servicios de Ingenieria (TSI). El objetivo principal de FIBRESHIP es superar el gran desafio tecnologico que supone sustituir los materiales metalicos utilizados actualmente en la construcción de grandes buques por materiales compuestos. Para llevar a cabo este reto, se está abordando el proyecto desde diferentes puntos de vista: i) análisis de negocio y potencial mercado de los buques; ii) análisis y modelado numérico de los materiales compuestos seleccionados para su construccion; iii) diseño estructural del barco usando programas de simulación numerica; y, iv) análisis de los procesos de construcción naval aplicadas a esta tecnología, de monitorización y de ciclo de vida. El estudio e implantación de composites para la construccion de buques de gran eslora se está llevando a cabo a través del diseño de tres tipos de buques de más de 50 metros, los cuales son considerados como los más prometedores en el mercado: un portacontenedores de 245 metros de eslora entre perpendiculares, un ROPAX de 185 metros y un oceanográfico de 80 metros. Además, se están desarrollando modelos numéricos específicos los cuales están siendo validados a través de campañas de ensayos. Por ultimo, tambien se estan desarrollando diferentes estrategias de medición de salud estructural y modelos de producción adaptados a esta tecnología.

  Abstract
  FIBRESHIP (H2020, Grant 723360) es un ambicioso proyecto de innovacion naval financiado por la Comisión Europea, en el que participan 18 socios europeos que estan coordinados [...]

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• Hacia estructuras aeronáuticas de material compuesto más eficientes a través de resinas termoplásticas

  R. Tejerina, M. Iglesias, L. Rubio, R. Barroso, E. Jiménez, S. Rodríguez, M. Fernández

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 4 - Aplicaciones de los materiales compuestos. Nuevos procesos de fabricación y materiales compuestos avanzados.), 155

  
  

  Abstract

  Airbus Defence and Space está desarrollando procedimientos de fabricación fuera de autoclave factible para estructuras en fibra de carbono con resina termoplástica en términos de impacto ambiental, coste, cadencia de producción y rendimiento. Este objetivo se centra en la deposición automática de fibras y la consolidación in situ de preimpregnados termoplásticos, incluida la co-consolidación con larguerillos previamente consolidados mediante un proceso conformado continuo. La integración de componentes y la reparabilidad de las estructuras resultantes se beneficiarán de las características de reprocesamiento y soldadura de los polímeros termoplásticos. Para desarrollar y demostrar la potencialidad de estas tecnologías y su aplicabilidad a los aviones militares y civiles, se están realizando varios demostradores: fabricabilidad, pruebas y especímenes para ensayo; estructura primaria y secundaria y demostradores de reparabilidad. El más ambicioso de ellos es actualmente el revestimiento superior de un cajón de torsión de estructura primaria que se instalará en una plataforma C295 junto con otras tecnologías emergentes dentro de Airframe Integrated Technology Demonstrators de Clean Sky 2. Esta conferencia mostrará una visión global de la hoja de ruta del desarrollo termoplástico dentro de Airbus Defence and Space.

  Abstract
  Airbus Defence and Space está desarrollando procedimientos de fabricación fuera de autoclave factible para estructuras en fibra de carbono con resina termoplástica [...]

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• Sección de cajón de ala altamente integrado, fabricado por laminado automático de fibra seca e infusion de resina, desarrollado por Airbus Defence and Space

  A. Gahete

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 4 - Aplicaciones de los materiales compuestos. Nuevos procesos de fabricación y materiales compuestos avanzados.), 154

  
  

  Abstract

  Airbus Defence and Space está desarrollando una sección del cajón de torsión del ala en fibra de carbono e infusión de resina epoxi para el protipo FTB#2 del Programa de I+D europeo Clean Sky 2. Se integran, en una sola parte de infusión, el revestimiento inferior con larguerillos, y los largueros anterior y posterior. Se emplea laminado automático de fibra seca y conformado en caliente los largueros, larguerillos y rigidizadores previo a la infusión. Este artículo muestra el concepto de diseño, pasos y logros alcanzados, de cara al objetivo final de conseguir el TRL6 en el prototipo del Clean Sky 2. Las pruebas de fabricabilidad han crecido gradualmente en completjidad hasta llegar a producir subcomponentes representativos de una sección altamente integrada para un cajón de ala. Se ha caracterizado el material seleccionado, y se esstá completando la piramide de ensayos estructurales; desde los cupones (ensayos ya terminados), pasando por los subcomponentes (también finalizados) a falta del ensayo “full scale” a carga última de una sección completa del ala exterior.

  Abstract
  Airbus Defence and Space está desarrollando una sección del cajón de torsión del ala en fibra de carbono e infusión de resina epoxi para [...]

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• Recipiente a Presión Toroidal para Almacenamiento de Hidrogeno

  A. Corz, D. Patiño, J. Alcas

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 4 - Aplicaciones de los materiales compuestos. Nuevos procesos de fabricación y materiales compuestos avanzados.), 153

  
  

  Abstract

  El futuro del transporte, pasa por dos variantes, almacenamiento energético en baterías o almacenamiento de hidrogeno para consumo como combustible. En el caso de la utilización de hidrogeno, es necesario almacenar el mismo en recipientes adecuados que den al vehiculo una autonomía suficiente similar a la que tendría con otro tipo de combustible como la gasolina o el gasoil. Los recipientes de materiales compuestos, son una solución idónea para la solución de este problema, dada su relación resistencia peso muy favorable frente a los metálicos. Una de las soluciones que actualmente se están estudiando es utilizar recipientes a presión de forma toroidal la cual se adapta muy bien a las disposiciones típicas de los vehículos actuales. Por otra parte se puede ver en este trabajo que esta forma de recipiente tiene ventajas evidentes. Se ha utilizado un material como el AS4D/9301 (Carbono-epoxy), obteniéndose una solución que cumple con el criterio de fallo de Tsai-Wu para obtener un diseño correcto, mediante una simulación por el Método de Elementos Finitos.

  Abstract
  El futuro del transporte, pasa por dos variantes, almacenamiento energético en baterías o almacenamiento de hidrogeno para consumo como combustible. En el caso [...]

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