Caracterización mecánica de un material compuesto base ONYX® reforzado con fibras para aplicaciones aeronáuticas

Abstract

El alto consumo de combustible de las aeronaves dentro de la industria aeronáutica ha llevado a la búsqueda de soluciones alternativas, siendo la reducción de peso una alternativa al problema. El uso de materiales compuestos se ha utilizado dentro de la industria aeronáutica en prototipos de aviones Airbus donde se utilizan compuestos termoplásticos y presentan hasta un 20% de reducción de peso respecto a otras aeronaves. Dentro de los procesos de fabricación tradicionales que se caracterizan por la capacidad de controlar el proceso, los nuevos procesos de fabricación como la manufactura aditiva (MA), permiten la fabricación de estructuras complejas, reducen el tiempo de procesamiento en comparación con los métodos tradicionales, la capacidad de reproducibilidad, así como la reducción en el costo de la producción a pequeña escala. El objetivo de la investigación es la fabricación de materiales compuestos mediante manufactura aditiva definiendo la geometría y cantidad de relleno, orientación de las fibras de refuerzo, así como los materiales de refuerzo a utilizar para el material compuesto base ONYX® proponiendo dicho material como alternativa de material de reemplazo por el aluminio. Para lograr el objetivo, ONYX® se definió como un material matriz. Por otro lado, se definió el uso de fibra de carbono y fibra de Kevlar® como materiales de refuerzo. Para determinar las propiedades mecánicas del material se realizaron ensayos de tensión, compresión y flexión. En cuanto a los resultados, se observó una disminución de la densidad en un 36.19% en el material compuesto respecto al aluminio 7075 O y 7075-T6. Por otra parte, se observaron incrementos en la relación densidad-resistencia desde un 48% hasta un 233% respecto al aluminio 7075 O siendo el material compuesto propuesta una posible alternativa de material de reemplazo para la industria aeronáutica.