jornada técnica de la ptfe: investigaciÓn e innovaciÓn …

Jornada Técnica de la PTFE:

INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN MATERIALES

CON APLICACIÓN EN EL ÁMBITO FERROVIARIO Madrid, 26 de febrero de 2015

Ref. PTR-2014-0351

Financiado por:

Nuevos materiales para aligeramiento de

estructuras funcionales.

Dr. Miguel Seco

Director de proyectos. TECNALIA

Financiado por:

Ref. PTR-2014-0351

Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Proyecto ESTAVRIL

Participantes

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Desarrollo de

estructuras de

nueva generación

para trenes de alta

velocidad

Financiado por ls SPRI a través del programa Etorgai

Financiado por:

Ref. PTR-2014-0351

Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

“Drivers” y retos en el ferrocarril Una de las ventajas de los componentes

de fibra de carbono es la posibilidad de

darles forma y ajustarlos a las

especificaciones personalizadas– con

formas, curvas o dobles curvaturas –

durante el proceso de fabricación. “Esto

significa que nuestros ingenieros

desarrollan componentes con las

propiedades más adecuadas –resistencia

mecánica- exactamente donde hace

falta”. One of the advantages that carbon-fibre components

have is the ability to shape and tailor them to precise

specifications – with bends, curves and even double

curves – during the manufacturing process. “This

means our engineers get components with the right

physical properties: the proper strength exactly where

it’s needed.”

Chantal Fualdes Airbus and EADS Executive Expert Composite

Fuente: http://www.a350xwb.com

“

3

Financiado por:

Ref. PTR-2014-0351

Libertad de diseño • Estética

• Aerodinámica

Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

“Drivers” y retos en el ferrocarril

©© Martin Eckert/Flickr

Aligeramiento • Ratio carga útil/peso máximo

• Consumo y eficiencia

• Carga máxima por eje (17tn)

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Financiado por:

Ref. PTR-2014-0351

Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

“Drivers” y retos en el ferrocarril

Airbus A350 xwb

©© Martin Eckert/Flickr

5 TRANSFERENCIA DESDE EL SECTOR AERONÁUTICO

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

“Drivers” y retos en el ferrocarril

Fuente: bmw.com

BMW i3 Life drive

©© Martin Eckert/Flickr

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Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

“Drivers” y retos en el ferrocarril

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• Experiencia acumulada

• Soluciones estructurales constructivas

• Tamaño de los componentes

• Uniones y uniones hibridas

• Impacto y tolerancia al daño

TRANSFERENCIA DESDE EL SECTOR AERONÁUTICO

©© Martin Eckert/Flickr

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

“Drivers” y retos en el ferrocarril

• Costes (vía líquida vs prepreg)

• Procesos (RTM, OoA)

• Tiempos de ciclo

• Termoplásticos

TRANSFERENCIA DESDE EL SECTOR AUTO

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Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Estado del arte

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Interiores. (Metro Shangai)

Testeros. (Innocab)

Testero con función estructural y de crash

(GALEA. Voith)

Bogie con suspensión primaria en carbono

(Kawasaki)

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Estado del arte. Korean tilting train express (Hanvit 200)

Se ha desarrollado un coche en material

hibrido composite con una longitud 23m.

Hemos conseguido aproximadamente un

40% de reducción de peso sustituyendo

el aluminio por una estructura sándwich.

Además, el proceso de fabricación se ha

reducido en torno al 50% al fabricarse

todo el coche como una única pieza”. A hybrid composite train carbody with length of 23m was

developed. (..) We have achieved approximately 40% weight

saving by application of the sandwich composite structure

instead of aluminum. In addition, the manufacturing process of

50% was reduced by manufacturing the bodyshell as a one

body.

DR. JUNG-SEOK KIM SENIOR RESEARCHER

ADVANCED MATERIAL TILTING TRAIN SYSTEM RESEARCH CENTER KOREA RAILROAD RESEARCH INSTITUTE

JEC Magazine #40

“

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Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Estado del arte. Korean tilting train express (Hanvit 200

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Prepreg curado en autoclave* • Paredes y el techo sándwich

carbono-nido de abeja • Bastidor de acero

inoxidable

Fuentes: J.S. Kim et al, ' Manufacturing and structural safety evaluation of a composite train car body' Composite structures, volume 78, Issue 4, June 2007

Duddnjs980509 (en devianart)

Financiado por:

Ref. PTR-2014-0351

www.dlr.de

Railway Technology Review Special NGT – Next generation Train, ISBN 978-3-7771-0435-5

Eurailmag business and technology, issue 25, p10-13. (www.eurailmag.com)

Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Estado del arte. Next Generation train (DLR)

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Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Estado del arte. Next Generation train (DLR)

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• Infusión. Sección central en sándwich composite

• Extremos en celosía metálica soportar las cargas estructurales en los apoyos.

Fuentes: www.dlr.com

Innotrans 2012

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Estado del arte. Schindler waggon

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Schindler waggon

Fuente: Robinson, M., and J. Carruthers. "Composites make tracks in railway engineering." Reinforced Plastics 39.11 (1995): 20-22.

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Estado del arte. Schindler waggon

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Filament winding:

• Automatización.

• Características y calidad estables.

• Posibilidad de integrar funciones en la estructura.

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Desarrollo normativo, homologación

Proyecto REFRESCO (FP 7)

• Materiales y puntos abiertos en normativa

• Fuego y humo, ruido y vibraciones, EMC

• Resistencia estructural y análisis de fatiga

• Impacto

• Procesos de unión, procesos de fabricación

• Prognosis e inspección

• Reparabilidad y mantenibilidad

SOCIOS DE REFRESCO: TECNALIA, UNIFE, ALSTOM, ANSALDOBREDA, ASTRIUM,

BOMBARDIER, TRANSPORTATION, CAF, DLR, Dupont, LLOYD'S REGISTGER RAIL, SIEMENS, SNCF,

TALGO,,TWI, UIC, U. NEWCASTLE, U.DE TECHNOLOGIE DE COMPIEGNE, VOSSLOH

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Cálculo, diseño

Proceso de fabricación

Materiales

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Desarrollo de herramientas y metodología para análisis (Isotropía)

Análisis avanzados:

-Fatiga, envejecimiento

-Tolerancia el daño

-Energía de impacto

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Procesos de vía líquida +

automatización preformas

Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes

TECNACOMP. Célula automatizada de fabricación de preformas 3D de fibra seca.

http://youtu.be/mQL6i6EJidI

Caprocast http://youtu.be/2085vDoiyO8

Tiempos de ciclo

Polimerización in situ

de caprolactama

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Procesos de vía líquida +

automatización preformas

Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes

TECNACOMP. Célula automatizada de fabricación de preformas 3D de fibra seca.

http://youtu.be/mQL6i6EJidI

Caprocast http://youtu.be/2085vDoiyO8

Tiempos de ciclo

Polimerización in situ

de caprolactama

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Comportamiento frente a

impacto, tolerancia al daño,

tenacidad.

Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes

• Materiales

termoplásticos en

matriz, fibras, velos

• Refuerzos en Z.

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes

Integración, funcionalización

Material autoreparante Probeta de un laminado de carbono

con sensores embebidos Conductividad electrica

Financiado por:

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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales

Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo

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Reciclabilidad

Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes

Seguridad frente a fuego y toxicidad

del humo.

EN 45545: fire protection on railway vehicles.

Nuevas resinas

Resinas dopadas

www.ptferroviaria.es

Financiado por:

Ref. PTR-2014-0351

Muchas gracias por su atención

Dr. Miguel Seco Director de proyectos

miguel.seco@tecnalia.com

Tecnalia esta a cargo de la secretaría técnica de Materplat