Utilizamos cookies para mejorar su experiencia.Al continuar navegando en este sitio, acepta nuestro uso de cookies.Más información.La función de las estructuras de ingeniería se completa mediante el uso de materiales de núcleo compuestos para compensar los requisitos de rendimiento o un tipo específico de diseño.Los requisitos pueden ser reducir el peso, agregar rigidez, ofrecer absorción de energía o proporcionar resistencia al impacto.Crédito de la imagen: Fabricación general de plásticosEs importante elegir el tipo correcto de material de núcleo compuesto que funcione según lo previsto y ofrezca las propiedades especificadas para las aplicaciones de los usuarios.Sin embargo, hay muchas opciones de materiales prácticos disponibles, por lo que es importante identificar primero los criterios que debe cumplir el material para ayudar a reducir el proceso de toma de decisiones.En este artículo, General Plastics cubre los diversos factores que deben tenerse en cuenta al elegir un material de núcleo compuesto adecuado.La compañía también analiza específicamente los elementos de compatibilidad de materiales, los procesos importantes y las consideraciones de aplicación.La función principal del material de núcleo compuesto es ofrecer rigidez, resistencia y continuidad a lo largo de una estructura sin aumentar considerablemente el peso.Ya sea que el material del núcleo esté sobremoldeado con una cubierta decorativa de revestimiento automático/espuma flexible o se fije entre dos revestimientos compuestos para crear un panel sándwich, actúa como la base o el elemento central de una estructura.Uno de los principales usuarios de materiales compuestos es el sector aeroespacial.[i] Los materiales compuestos se utilizan a menudo como revestimientos de carga, paneles interiores para pisos y techos, marcos de ventanas, paneles, compartimientos de almacenamiento superiores, carritos de alimentos y bebidas, módulos de baños, cocinas, y mamparos/separadores de clase.Sin embargo, los compuestos se utilizan cada vez más en otras industrias diferentes, como la médica, el transporte, la marina, etc. En 2019, el mercado de productos finales compuestos de EE. UU. se estimó en $ 26.7 mil millones y se prevé que aumente a una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) de 3,8 % en los próximos cinco años para llegar a 33 400 millones de USD en 2025.[ii]Los materiales de núcleo compuestos, a menudo reconocidos por su excelente relación resistencia-peso, deben evaluarse para determinar otras propiedades y cualidades, como productos químicos, humedad, resistencia a la corrosión, durabilidad y otras exposiciones ambientales.Pero estas cualidades dependen del tipo de material utilizado, lo que hace que sea excepcionalmente importante analizar y seleccionar un material de núcleo ideal para satisfacer las demandas estructurales.La selección de un material central comienza con una consideración cuidadosa del proceso de fabricación, las cualidades del material y el rendimiento preferido.La estructura de celda cerrada de la balsa de grano final presenta celdas prismáticas alargadas con una longitud (dirección del grano) que mide alrededor de 16 veces el diámetro.Balsa viene en una disposición de bloques con respaldo de malla que se adapta a curvas intrincadas, o en forma de lámina para la construcción de paneles planos.Los materiales de nido de abeja incluyen aluminio, papel, polipropileno, fibra de vidrio impregnada con resina fenólica y papel tratado con fibra de aramida fenólica.Las características físicas difieren en gran medida con el material particular y la densidad.Se pueden fabricar paneles extremadamente livianos utilizando núcleos de nido de abeja.Los núcleos de espuma de cloruro de polivinilo, o PVC, se producen mediante la integración de un copolímero de polivinilo con plastificantes, estabilizadores, agentes de expansión y compuestos reticulantes.Las espumas de PVC brindan una excelente combinación de peso y resistencia con densidades que van desde 4 a 30 lbs/ft3.Las espumas de poliuretano (PU) están disponibles en láminas, bloques u otras formas.A veces, las espumas de PU se moldean por separado en formas de piezas discretas.Según la formulación, las espumas pueden ser útiles para temperaturas que oscilan entre 275 °F y 350 °F, y aún conservan una cantidad significativa de su dureza y resistencia.Esta característica les permite ser utilizados en aplicaciones de paneles junto con preimpregnados de curado a alta temperatura, curados en autoclaves u hornos.Por lo general, los ingenieros de diseño se enfocan en el costo final del material del núcleo, los requisitos de rendimiento o diseño y los requisitos de propiedad necesarios para adaptarse a esas demandas.Por ejemplo, el panal de abeja se usa comúnmente en aplicaciones de paneles de núcleo compuesto, tiene una excelente relación resistencia-peso, pero puede ser susceptible a la humedad y también se encuentra en el extremo más costoso del espectro.El primer paso importante es reducir las propiedades que se requieren particularmente para la aplicación y evaluar el costo involucrado.Los tipos estándar de aplicaciones de núcleo compuesto se pueden dividir en dos grupos principales: paneles sándwich y núcleos conformados.Los paneles tipo sándwich se utilizan en muchas aplicaciones diferentes en una variedad de mercados, incluidos los mercados automotriz y aeroespacial.Un panel sándwich estándar contiene capas inferiores y superiores que tienen un núcleo relativamente más grueso en el centro.El propósito clave del núcleo en el medio del panel sándwich es proporcionar la mayor separación posible entre las dos pieles para producir la rigidez del panel, introduciendo el menor peso posible y resistiendo simultáneamente las fuerzas generadas al cargar la estructura.[ iii]Crédito de la imagen: Fabricación general de plásticosLa resistencia a la compresión de un material describe el grado de fuerza que soporta un material antes de sucumbir a la fuerza y romperse o deformarse.Ciertos materiales se rompen en su límite de resistencia a la compresión, mientras que otros se deforman de forma irreversible.Por lo tanto, una cantidad específica de deformación podría considerarse como el límite para una carga de compresión.La resistencia a la flexión es la tensión sostenida por un material justo antes de ceder en una prueba de flexión.También llamada resistencia a la flexión, la resistencia a la flexión ayuda a cuantificar el nivel de rigidez de un material.El módulo de flexión es la relación entre la tensión y la deformación en la deformación por flexión, o la tendencia de un material a resistir la flexión.Es un cálculo crucial ya que corresponde a la resistencia de un panel a la deflexión cuando se utiliza como miembro estructural.La resistencia al corte cuantifica la mayor cantidad de tensión que puede tolerar un material antes de romperse o desgarrarse tras el desplazamiento y el deslizamiento de las capas.El módulo de corte es la relación entre el esfuerzo cortante y la deformación cortante.Esta característica informa con antelación del nivel de resistencia que presenta un material a la deformación por cortante.Si un material es muy resistente al intento de cizallamiento, la energía de cizallamiento se propagará muy rápidamente.[iv]La resistencia al pelado se utiliza para cuantificar la fuerza adhesiva de dos o más materiales que se han adherido entre sí, como el material del núcleo y las láminas de dos caras dentro de un panel sándwich.¿El panel entrará en contacto con la humedad?¿A qué tipo de ambiente estará sujeto?Si bien las propiedades mecánicas son cruciales, existen importantes parámetros de diseño ambiental que pueden crear un problema con la esperanza de vida de un material central, si no se abordan.Cualquier panel sujeto a grandes cantidades de humedad/condensación y elementos exteriores requiere un material de núcleo resistente al agua para evitar la putrefacción, saturación, hinchazón, ablandamiento o arqueamiento del núcleo.Por ejemplo, la balsa y otros tipos de materiales con núcleo de madera pueden finalmente degradarse, hincharse o pudrirse con una exposición prolongada.Es igualmente importante elegir un material de núcleo que no favorezca el crecimiento de hongos.La conductividad térmica cuantifica cómo un material resiste o conduce la transferencia de calor, lo cual es crucial para evaluar si el panel debe proporcionar propiedades aislantes o de rotura de puente térmico.Un material puede estar expuesto a productos químicos industriales, solventes o limpiadores y, por lo tanto, es mejor buscar un material que sea resistente a las condiciones previstas.No debe atraer insectos y roedores ni albergar hongos.Los paneles sándwich se utilizan a menudo para los interiores de las aeronaves y, por lo tanto, es crucial cumplir con los rigurosos estándares aeroespaciales para la liberación de calor y las llamas, el humo y la toxicidad (FST).Si es probable que un panel quede expuesto al fuego, se requiere que cumpla varios requisitos para garantizar que no propague un incendio ante la posible exposición a una llama.¿El material es autoextinguible e ignífugo?¿Tiene la capacidad de intumescerse para producir una capa protectora de carbón carbónico que aísle, ayude a la autoextinción y proteja al material de la quema constante?En los mercados automotriz y aeroespacial, el concepto de peso ligero se ha vuelto cada vez más importante para los proveedores de nivel 1, los proveedores de nivel 2 y los OEM.Los fabricantes se ven obligados a desarrollar nuevos productos que cumplan con los crecientes requisitos de estas industrias, así como con los nuevos estándares gubernamentales.Es importante conocer el tipo correcto de material de núcleo liviano que tampoco comprometa las otras propiedades de rendimiento requeridas.Núcleo con forma, el segundo grupo de aplicaciones de núcleo, utiliza un material de núcleo como estructura base que se cubre o sobremoldea con un material o cosmético que mejora el rendimiento.Por lo general, el material del núcleo se mecaniza o moldea en la geometría o forma requerida por la aplicación.Algunos ejemplos de aplicaciones de núcleos moldeados son parachoques de automóviles, aletas, tableros de instrumentos de automóviles, protectores contra impactos, protectores contra el deslumbramiento, respaldos de asientos de automóviles y revestimientos de techos.Crédito de la imagen: Fabricación general de plásticosTodos los factores enumerados para los paneles sándwich deben tenerse en cuenta para el núcleo conformado.Pero hay más consultas relacionadas con la absorción de energía y la mitigación del impacto que deben examinarse:Si el núcleo moldeado resulta ser la parte de carga de una estructura, entonces tiene que ser un material muy resistente que muestre comportamientos de carga de alto rendimiento.Debe evaluarse la velocidad a la que se aplica la fuerza, ya sea una fuerza rápida (velocidad de deformación alta) o acumulación de energía (velocidad de deformación baja).Fortalecer un diseño a prueba de balas y elegir los materiales perfectos es importante para el éxito de un proyecto.Pero elegir la técnica de procesamiento adecuada para ciertos materiales puede afectar los costos, el tiempo de comercialización, la calidad general del producto y el resultado final de los usuarios.Las técnicas de fabricación estándar que se utilizan al producir piezas de núcleo conformado o paneles sándwich incluyen:Una vez que los usuarios han decidido el proceso de fabricación y el material del núcleo, deben verificar que es la opción más económica para su presupuesto.Hay varios materiales básicos disponibles que proporcionan un producto, y este producto puede considerarse sobrediseñado para la aplicación.Crédito de la imagen: Fabricación general de plásticosEn lugar de pagar una prima por capacidades que no son necesarias, los usuarios deben centrarse en un material que ofrezca las capacidades y propiedades que cumplan con la función requerida de sus proyectos.Por ejemplo, el panal se utiliza a menudo en aplicaciones aeroespaciales porque es una de las opciones de núcleo más livianas disponibles y posee propiedades excepcionales de resistencia al fuego.Pero los cortes y bordes expuestos de un panel de nido de abeja son sensibles a la entrada de humedad si no se sellan con compuestos de encapsulado que requieren mucha mano de obra o cierres de borde de espuma rígida.Además, los sitios de montaje y sujetadores a lo largo de la superficie del panel requieren un sustrato que tenga características apropiadas de resistencia a la extracción del sujetador.La espuma de PU es un material más rentable que se debe considerar, específicamente cuando se tiene en cuenta el costo de los materiales. La espuma de PU tiene excelentes propiedades térmicas y generalmente se proporciona en una variedad de densidades.Si bien ciertas espumas de PVC y PMI también pueden tenerse en cuenta, muestran algunos cambios en la forma al exponerse a la humedad a lo largo del tiempo.El cambio de material principal puede eventualmente reducir los materiales y los costos de procesamiento de una empresa.General Plastics Manufacturing Company ha estado produciendo ensamblajes de aeronaves, materiales de poliuretano rígidos y flexibles, piezas moldeadas y otros productos de espuma especiales durante más de siete décadas.Los productos de espuma de poliuretano de celda abierta y cerrada LAST-A-FOAM® de la compañía ofrecen soluciones versátiles en las industrias de defensa, aeroespacial, marina, construcción, nuclear, herramientas y moldes, como resultado de soluciones basadas en la química y una dedicación a la calidad y la excelencia. .General Plastics ofrece el material del núcleo y los paneles terminados para cumplir con los requisitos particulares de cada cliente.Los productos de núcleo compuesto de la compañía ofrecen uniformidad y rendimiento duraderos a lo largo del tiempo, son ignífugos y brindan una excelente alternativa al panal, la madera y otros materiales de núcleo.La gama de productos de General Plastics se compone de material central que cumple con los estándares de liberación de calor y supera las necesidades de humo, fuego y toxicidad para aplicaciones aeroespaciales interiores.Los productos LAST-A-FOAM® ofrecidos por General Plastics son núcleos compuestos de PU que no se deterioran y soportan el laminado de fibra de vidrio.Son fuertes, duraderos, ligeros, retardantes de llama, muy rentables y resistentes a los productos químicos.Los materiales de núcleo compuesto LAST-A-FOAM® se han utilizado durante décadas en los sectores automotriz y aeroespacial en lugar del aluminio, y también se han utilizado para puertas y ventanas aisladas y equipos deportivos.En el sector marino, las espumas de núcleo compuesto de General Plastics ofrecen una opción que no se deteriora para la madera que respalda los procesos que involucran la producción de laminado de fibra de vidrio.LAST-A-FOAM® de General Plastics proporciona soluciones de alta resistencia y bajo peso para diversos procesos de fabricación, que van desde la durabilidad de la punta de un ala hasta la resistencia al impacto necesaria para la hoja de un palo de hockey.Ya sea que los usuarios requieran piezas mecanizadas o tableros, General Plastics puede cumplir con las especificaciones exactas de los clientes.Esta información se obtuvo, revisó y adaptó a partir de materiales proporcionados por General Plastics Manufacturing.Para obtener más información sobre esta fuente, visite General Plastics Manufacturing.Utilice uno de los siguientes formatos para citar este artículo en su ensayo, documento o informe:Fabricación de plásticos en general.(2020, 21 de diciembre).Cómo elegir materiales de núcleo compuestos para su aplicación.AZoM.Recuperado el 12 de enero de 2023 de https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=18971.Fabricación de plásticos en general."Cómo elegir materiales de núcleo compuestos para su aplicación".AZoM.12 de enero de 2023.