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• Specimens manufacturing by infusion for the ”Outcome Lower Skin” structural tests pyramid (Clean Sky 2)

  P. Tabarés, J. Cuenca

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 101

  
  

  Abstract

  The aim of this project had been the infusion specimens manufacturing to support design, analysis and qualification for the “Outcome Lower Skin” pyramid structural tests inside the Clean Sky 2 programm. It is the reinforcement lower skin structural tests pyramid for the C295 military aircraft from Airbus Defence & Space. Along the project UD dry fiber manufacturing process had been developed until to obtain an automatic, robust and efficiency process in order to be able to manufacture a lower skin with stringers and spars integrated and that will be able to compete with the typical prepreg process with regard to fabricability, ratio, performance and cost. The manufacturing process includes the dry fiber pre-forms automatic lay-up by AFP (Automated Fiber Placement), a hot-forming process for the stringers and finally a process infusion by VAP (Vacuum Assisted Process). To achive this goal, the AFP has been set up to optimize the laying parameters for the processing of the material to be used (½” Hexcel Hi-Tape fiber) and RTM6 resin. On the other hand, several tests of hot forming had been carried out modifying process variables, and several infusion bags configurations had been used to stringers and skin integration by infusion (VAP) until to find the key process parameters to obtain valid parts for the structural test pyramid.

  Abstract
  The aim of this project had been the infusion specimens manufacturing to support design, analysis and qualification for the “Outcome Lower Skin” pyramid structural [...]

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• Simulation strategy to compensate spring-in deformations in aeronautical panel made by liquid resin infusion

  M. Laspalas, I. Conde, A. Chiminelli, M. Lizaranzu, F. Escalera

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 100

  
  

  Abstract

  Spring-in in composite manufacturing is a relevant non desired effect that complicates the industrialization process of new composite parts. Geometrical deviations of the part with regard to the nominal dimensions  hinders posterior assembly operations or even can cause unconformities (part rejection). Although some correction operations may be introduced in the assembly method to absorb these deviations, a preferred approach is to compensate the tool geometry to produce the part within tolerances. This contribution presents a methodology that, in an iterative process, links a MEF simulation workflow for the prediction of process induced distortions, a routine to compute deviations and updating tool cavity surface, till the deviations are within a target tolerance. The spring-in calculation engine is implemented in Abaqus Standard with specific subroutines to model resin curing kinetics, heat generation, cure dependent mechanical constitutive model with consideration of thermal expansion and cure shrinkage, and specific strategies to simulate the tool/part interactions. The spring-in engine is incorporated in an external Python manager in charge of post-processing results, updating the mesh and launching the executions. This methodology aims at proposing a modified tool surface geometry that could be used to build a compensated tool at first, reducing industrialization time and cost.

  Abstract
  Spring-in in composite manufacturing is a relevant non desired effect that complicates the industrialization process of new composite parts. Geometrical deviations of the [...]

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• Influencia de la compactación en las propiedades de compuestos poliméricos reforzados con fibra de carbono

  N. Pérez-de-Eulate, I. Aizpurua, P. Olaskoagaa, F. Vallejo

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 99

  
  

  Abstract

  La infusión de resina es un proceso de moldeo por vía líquida, comúnmente utilizado para consolidar preformas de tejidos non-crimp fabrics (NCFs) empleados en la fabricación de piezas composites poliméricos reforzados con fibra de carbono. Las propiedades de estos composites dependen de la relación fibra/resina y de la porosidad del producto final. Para la obtención de unos valores adecuados de dichos parámetros, es de vital importancia controlar el grado de compactación de la preforma justo antes de la infiltración de la resina. Por esta razón, el estudio del comportamiento de la compactación de los NCFs es esencial para la optimización de los procesos de fabricación de materiales compuestos en términos de tiempo y coste. En este trabajo, se muestran los resultados del comportamiento de los NCFs en la compactación y en la infusión. El comportamiento en la compactación incluye la influencia de la composición de los NCFs, como por ejemplo la presencia de un adhesivo orgánico o el número compactaciones. El proceso de infusión se caracterizó por medio de análisis dieléctrico (DEA). La calidad de los laminados infusionados se analizó en términos del contenido de poro en la pieza final, por medio de métodos no destructivos (NDT), y de la relación fibra/resina, cuantificada por medio de digestión ácida de la matriz.

  Abstract
  La infusión de resina es un proceso de moldeo por vía líquida, comúnmente utilizado para consolidar preformas de tejidos non-crimp fabrics (NCFs) [...]

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• Study of resin velocity and voids in LCM processes by means of fast X-ray Computed Tomography

  J. Castro, F. Sket, C. Schlepütz, . C.González

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 98

  
  

  Abstract

  In this work, experiments of RTM processes have been carried out. The composite manufacturing have been visualized using Synchrotron X-ray Computed Tomography (S-XCT) in the Swiss Light Source (SLS) facilities (Villigen, Switzerland).  The main goal of these tests is to study the behaviour of the resin in a porous medium such as a dry fibre fabrics at different capillary numbers, i.e. resin velocity. According to the theory, the capillary number of a process is an indicator that shows whether the resin flows preferably the fibre bundles or the channels between the bundles and, therefore, where the voids are mainly generated.  To study this relation, a characterized (viscosity, surface tension and contact angle) epoxy resin has been injected into a closed mould containing six layers of dry E glass fibres at constant and controlled flow using a commercial syringe pump. Due to the high resolution and the low acquisition time of the tomograms, the movement of resin between and within the bundles, the void formation and the void transport have been captured in the images. In this article, it is shown the effect on these phenomena depending on the resin velocity.

  Abstract
  In this work, experiments of RTM processes have been carried out. The composite manufacturing have been visualized using Synchrotron X-ray Computed Tomography (S-XCT) in the [...]

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• Analysis of uncertainty using stochastic flow simulation of LCM at constant thickness

  J. Machado, M. Bodaghi, N. Correia

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 97

  
  

  Abstract

  Liquid Composite Moulding (LCM) process design requires that the resin impregnation minimizes both mould filling time, as well as the probability of occurrence of dry, unsaturated zones. This can be challenging, as the degree of variability present in material properties and the manufacturing process itself, can be substantial. The main purpose of this study is to understand and quantify how the different sources of variability, present in LCM, may affect the performance of the mould filling process, creating defects and to quantify how lower scale interactions may affect macro-scale flow. In order to transfer the meso-scale stochastic behaviour towards a complete macro-scale model, an uncertainty propagation model is proposed, whereby local statistical properties are used to predict the upscaled flow behaviour. This is done by means of flow simulation, using stochastic models for the input process variables. Local fabric distortions, combined with fabric permeability, pressure and race-tracking serving as inputs to estimate the joint probability distribution that characterizes the global uncertainty in flow performance. Preliminary uncertainty analyses investigating individual sources of variability are available in the literature, however, a complete framework combining the different variables into a mould filling scenario, was not found. Therefore, this study tries to develop a new multi-variable aggregating concept that is applied to mould filling simulation. The individual contribution of each source of variability used in this work is quantified, providing a better understanding of the reliability of alternative process designs.

  Abstract
  Liquid Composite Moulding (LCM) process design requires that the resin impregnation minimizes both mould filling time, as well as the probability of occurrence of dry, unsaturated [...]

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• Comportamiento a compresión de non-crimp fabrics impregnados

  A. Aizpuru, J. Arakama, M. Baskaran, L. Aretxabaleta, J. Aurrekoetxea, M. Mateos

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 96

  
  

  Abstract

  Muchas industrias, como la del automovil están haciendo un gran esfuerzo para reducir costes y aumentar la productividad de los procesos de fabricación de composites. Aunque todas estas tecnologías aún están emergiendo, parece que los procesos de Moldeo de Compuestos por Vía Líquida (LCM) en los que hay una fase de compresión, como el Moldeo de impregnación  por Compresión (WCM) o el Moldeo por Transferencia de Resina de Compresión (CRTM), son los mejor posicionados. En estos casos, dado que la preforma de fibra impregnada se comprime durante el proceso, es imprescindible conocer el comportamiento de compresión de estos materiales para seleccionar y optimizar el proceso de fabricación mediante herramientas de simulación. Cuando se trata del proceso de compresión, se ha considerado que las preformas presentan un comportamiento elástico-lineal. Sin embargo, las últimas publicaciones han demostrado que este comportamiento es principalmente viscoelástico. En este trabajo se ha caracterizado la relajación de un Non-Crimp Fabric (NCF) impregnado de 50k, bajo presión, para 3 velocidades de compresión diferentes. Para ello, el comportamiento viscoelástico se ha descrito mediante modelos fraccionarios, que en comparación con los modelos clásicos exponenciales, son capaces de reproducir correctamente la relajación del material durante la fase de máxima compresión

  Abstract
  Muchas industrias, como la del automovil están haciendo un gran esfuerzo para reducir costes y aumentar la productividad de los procesos de fabricación de composites. [...]

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• Fabricación de piezas de geometría compleja mediante infusión empleando tecnología de impresión 3D para la generacion de utillaje

  R. González, R. Páez, M. Vázquez, P. Astola

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 95

  
  

  Abstract

  Los procesos de fabricación con materiales compuestos fuera de autoclave están actualmente en auge, debido a la flexibilidad y la reducción de costes asociados. Entre estos métodos de fabricación destaca el proceso de infusión por vacío modificada, el cual permite obtener geometrías relativamente complejas, de grandes dimensiones y con un mayor nivel de integración, mediante el apilado de tejido seco y la posterior inyección de resina líquida. Uno de los principales costes de este método es el de la fabricación de los útiles necesarios, que se incrementa considerablemente al aumentar la complejidad de la geometría de la pieza a fabricar. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en la fabricación de piezas complejas mediante infusión, empleando útiles fabricados con tecnología de impresión 3D de plástico.En concreto, se fabricó un perfil alar de dimensiones aproximadas 500 x 340 mm con capacidad sustentadora (psu-90-125wl-il), empleando un conjunto de 12 moldes fabricados en PLA mediante impresión 3D. Para ello, se diseñó el útil necesario con herramientas CAD a partir de la geometría del perfil a fabricar, para posteriormente dividirlo en secciones fabricables usando los medios de impresión 3D disponibles en TITANIA. Se estudiaron los métodos de relleno de y encolado de las secciones, a fin de lograr un único molde con la geometría requerida. Así mismo, se estudió el sistema de sellado de la superficie del útil que permitiese la generación y mantenimiento del vacío requerido para infusionar la pieza, logrando finalmente su fabricación. De este trabajo práctico se han extraído una serie de conclusiones y limitaciones a considerar en el futuro desarrollo de esta técnica de fabricación de utillaje, la cual puede resultar de interés para la fabricación de piezas mediante infusión a bajo coste.

  Abstract
  Los procesos de fabricación con materiales compuestos fuera de autoclave están actualmente en auge, debido a la flexibilidad y la reducción de costes [...]

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• Vol4 num2-4 Development of multi-material components for the automotive sector

  L. Mera, R. Mano, L. Blanco

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 08 - COMUNICACIONES MATCOMP21 (2022) Y MATCOMP23 (2023), (Núm. 5 - Materiales y Estructuras), 94

  
  

  Abstract

  The present work addresses different aspects of the manufacturing process optimization of structural components for the automotive sector. More precisley the development of a novel bumper beam is being pursued by combining steel and composite to achieve, ultimatly, a weight reduction of the current component. For this it has been fundamental to consider not only the requirements of the part, specially from the safety prespective, but also manufacturing criteria. The study carried out has included everything from the design of the component up to the evaluation of a wide range of composite materials, both of thermostable and thermoplastic nature. Thus, different manufacturing technologies together with their process window and tooling desing has been accomplished in this work. In addition, several surface treatment technologies including cutting-edge ones such as laser texturing, have been combined with different strategies to ensure, in this way, the optimal performance of the solution. Finally, the development of ad-hoc demonstrators has allowed identifying the most suitable design and materials. Also, it has been possible to quantify the performance of the components, process times and final cost. Finally, a 25% weight reduction has been achieved, maintaining the mechanical properties and cycle times down to 5 minutes.

  Abstract
  The present work addresses different aspects of the manufacturing process optimization of structural components for the automotive sector. More precisley the development of [...]

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• Evolución del proceso de fabricación de un mamparo rigidizado con diferentes opciones tecnológicas

  . R.Palomo, I. López, J. Martín

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 04 - Comunicaciones Matcomp19 (2020), (Núm. 2 - Procesos de Fabricación y Técnicas de Unión), 93

  
  

  Abstract

  La solución clásica para la fabricación de un mamparo rigidizado, consiste en un panel plano monolítico de CFRP rigidizado por una o ambas caras mediante elementales metálicas y de CFRP a través de uniones convencionales de remachado, resultando un componente de alto coste debido al número de operaciones y elementos individuales implicados. El objetivo de este proyecto es dar una visión de la evolución del desarrollo de este componente usando diferentes alternativas tecnológicas con objeto de obtener una estructura altamente integrada que represente una ventaja de ahorro de costes y peso. Se presentan el recorrido por dos soluciones adicionales. Inicialmente una “solución cocurada en autoclave” mediante un proceso innovador de rigidizadores de geometrías en “Ω” y “T” cocurados por ambas caras del panel en material pre-preg y en segundo lugar, una “solución de curado fuera de autoclave-OoA” mediante un panel completamente integrado con una estructura reticular de larguerillos fabricados con diferentes materiales de fibra seca y tecnología de infusión. Los resultados obtenidos mediantes estos desarrollos tecnológicos garantizan la fabricabilidad y requerimientos de la estructura y no sólo reportan una reducción de costes mediante la disminución de tiempos de fabricación y eliminación de operaciones de montaje, adicionalmente suponen una oportunidad de aplicación a futuros componentes.  

  Abstract
  La solución clásica para la fabricación de un mamparo rigidizado, consiste en un panel plano monolítico de CFRP rigidizado por una o ambas caras [...]

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• Biaxial testings with fiber optic sensors based in Bragg gratings

  M. González-Gallego, F. Terroba, M. Frovel, C. Moravec, J. Martínez, M. Serna

  Materiales Compuestos (2022). Vol. 05 - Comunicaciones Matcomp19 (2021), (Núm. 3 - Procesos de Fabricación – Materiales Funcionales.), 92

  
  

  Abstract

  Bragg Grating based optical fibre sensors are widely used for structural monitoring. Its operation is theoretical well known when deformations are measured along the fibre axes. Nevertheless, transverse deformations of the optical fibre have an effect that affects the performance of the sensors. This transverse effect has not been so deeply studied as the longitudinal and it is less known. When a sensor is embedded in a composite structure, its deformation is rarely unidirectional because of the presence of complex loads cases and/or the Poisson module effect on the deformation of the lamination. A test campaign of biaxial composite material specimens with embedded fibre optic sensors is going to be performed. The work pursues to create controlled deformation cases to the sensor in the two main axes of its plane, by means of perpendicular loads in each axis. Following this test methodology in the plane, it will be observed the influence of the transverse deformations on the values of the longitudinal deformation measured by the sensors. To carry out the biaxial tests it has been used equipment that allows the control of the applied load in the three coordinate axes independently. It also been used a digital image correlation (DIC) equipment for measuring the deformations. Characterization of the sensors will be carried out with different load case tests.

  Abstract
  Bragg Grating based optical fibre sensors are widely used for structural monitoring. Its operation is theoretical well known when deformations are measured along the fibre [...]

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