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Orientación de fibras en materiales compuestos: mejora de las propiedades del material y proceso de fabricación

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Resumen de la tecnología

En los materiales compuestos es conocida la correlación entre la orientación de las fibras y sus propiedades mecánicas y/o físicas. Conociendo las orientaciones reales de las fibras dentro de un material compuesto se puede optimizar el diseño y el proceso de fabricación.
Un material compuesto contiene materiales de diferentes densidades (material fibroso y matrices), y estos tienen diferentes capacidades de absorción de los rayos X generando diferentes niveles de intensidad en el color de las imágenes escaneadas. Esto permite la posterior identificación y separación por tomografía computarizada (TAC), una técnica no destructiva que proporciona imágenes escaneadas con las orientaciones de los componentes fibrosos o filamentosos contenidas dentro de un material compuesto, y por lo tanto sus propiedades mecánicas y / o físicas. Sin embargo, la interpretación de estas imágenes depende del criterio de los técnicos, al ser una opinión subjetiva.
Esta interpretación subjetiva se transforma en objetiva cuando nos basamos en una valoración numérica de las orientaciones de las fibras o filamentos en el interior del compuesto. El resultado final es un uso más eficiente de la fibra, y por lo tanto un diseño óptimo, desde el punto de vista tanto estructural como económico.

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Aspectos nuevos e innovadores

La tecnología ofrece:

- Una orientación real y exacta de las fibras dentro de la matriz

- Una valoración numérica objetiva de los datos obtenidos

- Una interpretación global y local. Es posible obtener parámetros desde diferentes partes del compuesto (bordes, centro, etc ..)

- Una medición no destructiva y económica, los testeos mediante tomografía computarizada son más baratos que los testeos mecánicas

Principales ventajas derivadas de su utilización

Nuestro procedimiento está practicamente automatizado. La ruta marcada es fácil de seguir, es extremadamente preciso y los resultados se pueden obtener en un corto período de tiemo. El nivel de error sobre las orientaciones de las fibras es muy bajo.

Esta tecnología puede garantizar a las pequeñas y medianas empresas un salto cualitativo en cuanto a su productividad y competitividad. Mejoras en la calidad del producto, tener una información más objetiva de los procesos en tiempo real para el análisis y toma de decisiones, la mejora de los ciclos de inspección, diseño mejorado de productos, fabricación, etc.

Características técnicas

Utilizando un único algoritmo implementado en un software de análisis matemático (MATLAB, OCTAVE, SCILAB o similar) todos los procesos de post-procesamiento de las exploraciones tomográficas son automatizados. La segmentación de las fibras es más preciso porque este método utiliza una técnica de detección predictivo que agrupa la puntos espaciales en diferentes fibras para obtener posteriormente las orientaciones de las fibras en el espacio.

El hecho de utilizar una técnica de predicción, es decir, predecir la posición del grupo de puntos que están en la misma fibra, hace que sea posible separar los puntos que pertenecen a diferentes fibras, incluso si hay una pequeña distancia entre ellos. La agrupación de los puntos que pertenecen a una sola fibra, la orientación dominante de cada una de estas fibras se puede determinar automáticamente mediante la interpolación de una línea de puntos. El proceso completo se agrupa en un único algoritmo. Criterios de tolerancia se introducen como un valor de entrada y por lo tanto la exactitud del protocolo de análisis.

Aplicaciones

  • Esta tecnología es útil para todas las empresas industriales relacionadas con la utilización de material compuesto reforzado con fibras, cuando estas muestran un valor diferente de la densidad en comparación con la matriz. Por lo tanto, es posible identificar de forma separada las fibras de la matriz, por ejemplo en las empresas de automoción, aeronáuticas, y las empresas de construcción que utilizan hormigones reforzados con fibra.

Propiedad Intelectual

Protegido por patente PCT/EP2013/067219

Estado actual de desarrollo

En uso, resultados de pruebas disponibles

Relación deseada

Acuerdo comercial, Acuerdo de licencia, Cooperación técnica: un mayor desarrollo, Cooperación Técnica: testar nuevas aplicaciones; Cooperación Técnica: adaptación a necesidades específicas

Palabras clave relacionadas

  • Industrial Technologies
  • Industrial manufacturing, Material and Transport Technologies
  • Computer related
  • Industrial Products
  • Other
  • automoción
  • aeronáutica
  • fibra
  • compuesto
  • materiales
  • procesamiento
  • tomografía computarizada
  • propiedades mecánicas
  • la orientación
  • la matriz

Sobre Universidad de Burgos

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El objetivo de la Oficina de Transferencia de Conocimiento (OTRI) de la Universidad de Burgos es promover la Innovación tecnológica a través de la transferencia de resultados de investigación y las conexiones entre la Universidad y los nuevos requerimientos y realidades de la sociedad - somos el vínculo entre la Universidad y la Industria. Persona de Contacto: José Manuel López (jmllopez@ubu.es)

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