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SELECCIN DE MODELOS O UTILES

Para cualquier proceso de materiales compuestos es importante el tipo de molde a

utilizar. Las partes principales que definen un molde por el mtodo de contacto son:

La estructura soporte

La superficie de trabajo

Los componentes mviles y retenedores

Los materiales auxiliares

Consecuentemente los moldes deben de cumplir las siguientes funciones bsicas:

Ligeros, para reducir masa a calentar en el curado

Conservar las dimensiones, cuando es sometido a temperatura y presin

Permitir la libre dilatacin trmica de los elementos a curar

La diferencia de dilatacin del molde y el material deben ser mnimas

Repartir uniformemente las presiones

Buen acabado de la superficie del molde en contacto con el material

Largo tiempo de servicio, con mnimo mantenimiento

Buena estanqueidad y facilidad de movimiento de aire en las estructuras

Para seleccionar el tipo de molde se debe de tener en cuenta:

Tipo de proceso seleccionado

Tipo de material para la fabricacin del conjunto

Exigencias dimensionales a obtener

Condicione econmicas

Los materiales que se usan para la confeccin de los moldes se eligen combinado los

requisitos de la pieza de produccin (temperatura de curado, tamao y forma,

tolerancias, materiales, etc.) y las caractersticas del material del molde (dilatacin,

temperatura de trabajo, durabilidad, etc.) y las limitaciones de fabricacin (econmicas,

disponibilidad de materiales e instalaciones etc.)

Lo ideal es que la dilatacin de los materiales del molde sea lo ms cercano al

compuesto y se debe conocer la temperatura de transicin vtrea Tg. del molde para

saber la temperatura mxima de trabajo del molde.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DEL MOLDE

Los conjuntos curados mediante el calor, autoclaves, estufas o prensas obligan a que los

moldes de fabricacin tengan la capacidad de resistir ciclos repetitivos de temperatura y

presin, siendo los metlicos los ms duraderos que los compuestos.

Debido a que los conjuntos fabricados adoptan su forma y tamao definitivo a la

temperatura de curado, es decir cuando el molde se encuentra dilatado, resulta que la

pieza alcanza dimensiones mayores que cuando fueron montadas sin curar. Por estas

razone es necesario aplicar ciertos factores de correccin en el diseo del molde.

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Los problemas de la precisin de contorno son:

Problema de alargamiento, debido a la dilatacin del molde

Abarquillamiento o alabeo, es el encorvamiento en la pieza, depende del diseo

del conjunto del proceso de fabricacin

Recuperacin elstica, es la deformacin en los radios, ngulos y pestaas que se

presenta en la pieza durante el proceso de curado

En conjuntos con grandes radios de observa este tipo de defectos y se le llama

recuperacin elstica del radio, siendo distintos de acuerdo al material usado, tambin se

da este defecto en las pestaas llamndose recuperacin elstica angular siendo

necesario un factor de correccin, este defecto se dan en materiales avanzados y en

funcin de:

Espesor del laminado y orientacin de la fibra

Material del molde y del composito

Longitud de la faldilla y su ngulo

MOLDES METALICOS

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La mayora de los moldes utilizados hasta el momento en la industria aeroespacial estn

dentro de este grupo, y presentan las siguientes ventajas:

Alta durabilidad

Propiedades definidas y predecibles de los metales

Procesos de fabricacin conocidos

Fcil manejo

Desventajas:

Incompatibilidad de ciertas propiedades termo fsicas

Penalizacin por peso

Penalizacin por costo

En general los moldes para autoclaves y estufas constan de dos partes:

Fabricacin de la sub-estructura

Fabricacin de la superficie de moldeo

La fabricacin de la estructura se hace por soldadura y uniones mecnicas, la

fabricacin de la superficie del molde se puede realizar de dos maneras:

Por conformado, de chapas de 1mm a 3mm

Por mecanizado, realizado por maquinas de control numrico

Los moldes hechos por colada no se usan mucho por los problemas de peso y porosidad.

MOLDES DE ALUMINIO

El aluminio es utilizado en las fabricaciones de conjuntos en fibra de vidrio, su elevado

coeficiente de dilatacin trmica es un inconveniente que hace necesario la utilizacin

de factores de correccin. En general es preferido para piezas planas de contornos

simples y no de grandes dimensiones.

Ventajas:

Bajo costo y densidad en comparacin con el acero

Fcil mecanizado

Buena velocidad de calentamiento

Soldable

Desventajas:

Coeficiente trmico de expansin muy alto

Las guas deben ser ranuradas

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MOLDES DE ACERO

Su coeficiente de expansin es la mitad del aluminio, pero tiene densidad alta, se utiliza

en la fabricacin de grandes paneles, donde su lento calentamiento y peso no

contribuyen problemas.

Ventajas:

Estabilidad dimensiona con la temperatura

Coeficiente trmico de expansin compatible

La superficie de modelo se puede trabajar con el control numrico

Fcil adaptar distintos suplementos y accesorios

Desventajas:

Mecanizado lento

Gran peso

Lenta velocidad de calentamiento

MOLDES GALVANO-RECUBRIMIENTO

La fabricacin de moldes por electro conformado cosiste en la obtencin de la

superficie del molde mediante un recubrimiento galvnico. El recubrimiento se realiza

sobre una superficie conductora de un molde positivo, normalmente de materiales que

no absorben humedad y no tengan excesiva expansin trmica.

Se les puede fabricar de resinas epxicas con fibra de vidrio, y se les hace conductores

aplicndoles una pelcula conductora de barnices o vapores de plata.

Esta capa metlica depositada debe de ser lo suficientemente dura y de dbil unin con

el molde positivo para poder desmoldar. Los materiales galvnicos conde nquel y el

cobre.

Las cascaras obtenidas suelen tener espesores de 3 a 4 mm y se sitan sobre estructuras

metlicas de acero soldado.

Ventajas:

Porosidad cero comparada con molde colado en aluminio

Buena conductividad trmica

Estanqueidad perfecta

Menos costo que el acero, pero ms que el aluminio

Alta resistencia a la corrosin

Calentamiento rpido, permitiendo ciclos de curado rpido

Desventajas:

Ms blando que el acero

Limitado tamao de moldes por e bao galvnico

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Configuraciones limitadas

Necesidad de un modelo o master

ETAPAS EN LA ELABORACIN DE MOLDES ELECTRO PLATEADOS

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MOLDES DE MATERIALES COMPUESTOS

Los moldes de materiales compuestos se fabrican de fibra de vidrio y de carbono, en

matrices de resinas epxicas. Existen dos mtodos para fabricar estos moldes

Mtodo de contacto hmedo

Mtodo de contacto en seco

Ventajas de estos materiales:

Buena estabilidad dimensional con F.V. y excelente con fibra de carbn

Distribucin de temperatura relativamente uniforme sobre el molde

Bajo peso

Corto tiempo de fabricacin

Buena resistencia qumica

Resistencia a la corrosin

Desventajas:

Vida de utilizacin limitada a temperaturas altas

Costos relativamente altos

Requiere controles estrictos durante la elaboracin

Son txicos

Se requiere en un modelo o master para su elaboracin

Se utilizan resinas para temperaturas de 0a 60C, de 60 150C y de 60 a 200C

MOLDES DE MATRICES CERAMICAS

Los materiales cermicos tienen un bajo coeficiente trmico de expansin pudiendo

resistir altas temperaturas, y adems se elimina la posibilidad de que se produzcan

deformaciones durante la polimerizacin .

su principal inconveniente es su baja conductividad calrica, requiriendo elementos

calefactores en su interior, adems su manejo presenta problemas debido a la fragilidad

de estos materiales.

MOLDES DE CARBON / CARBON

Estos moldes se pueden fabricar de dos formas:

1. Moldes hechos con fibras de carbn impregnados normalmente de resinas fenlicas

y sometidas a etapas de carbonizacin, re impregnados y grafitizacin

2. Moldes hechos de grafito industrial, se toman bloques de grafito y se les trabaja

realizndose uniones con adhesivos especiales.

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MOLDES ELASTOMERICOS

En general con moldes metlicos o no metlicos, en los que la funcin de das transmitir

la presin necesaria para la compactacin durante la polimerizacin est encomendada a

resinas elastomricas o termo expansibles. Los moldes elastomricos renen

propiedades que no tiene otros materiales como:

Comprensibilidad o deformacin con recuperacin

Buena resilencia

No son termoplsticos

Con flexibles y tiene elongacin alta

Resistencia qumica a alta y bajas temperaturas

Los moldes elastomricos estn basado en su habilidad de expandirse cuando se

calientan consiguiendo transmitir la presin necesaria al estratificado durante la

operacin de curado polimerizacin. La presin que se obtiene sobre el estratificado

depende de una serie de parmetros que hay que tener en cuenta en el diseo del til

mixto o simple:

Temperatura de trabajo, difusin del calor y manera del calentamiento

Espesor de estratificado

Geometra de la cavidad del molde y volumen del elastmero con relacin al molde

Temperatura, espesores, formulacin del elastmero

Coeficiente de friccin entre la goma y e material compuesto Se puede fabricar tres tipos de molde elastomricos:

a. Moldes elastomricos extrusionados.- los materiales que se utilizan son las

siliconas, fluorosiliconas y fluro-elastomros y se obtiene generalmente perfiles

como, L, T, C, Z, cuadrados, ngulos, rectangulares, semiesferas, mandriles de

diferentes tipo, retenedores, almas o ncleos etc.

b. Moldes elastomricos de colada.- son hechos a base de resina de siliconas, se

usa para la creacin de moldes de expansin trmica, y su aplicacin es en la

confeccin de moldes tipo caja. Estos molde requieren de un ciclo inicial de

curado y un post-curado, con el primero se obtiene las propiedades mnimas y

con el segundo se proporciona la estabilidad trmica y propiedades necesarias.

En la seleccin de la silicona se debe tener en cuenta lo siguiente:

Estabilidad dimensional y expansin trmica

Facilidad para ser colada, calandrada y extrusionada

Resistencia al ablandamiento con el calor

Conservacin e las dimensiones despus de ciclos repetidos

Resistencia qumica alas resinas epxicas

Buena conductividad clrica c. Planchas de gomas.- estas planchas se obtienen por calandrado del material que

puede estar al estado A o B, y se elaboran; almohadillas mantas aislantes,

almohadillas calefactores etc.

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PRESENTACIONES DE LAS FIBRAS

MATERIALES PREIMPREGNADOS O PREPREG.

I. CINTAS: serie de fibras que corren paralelamente entre si impregnada en

resina

II. TEJIDAS: juego de fibras a 90 entre s con diferentes texturas impregnados

de resina.

III. ROVING O MECHAS: conjunto de hilos sin torsin continuos,

impregnados de resina

HILOS (YARNS)

CINTAS (TAPE)

H. CORTADOS

H CORTADOS (CHOPPED STRAND)

H. MOLIDOS (MILLED FIBERDS)

F. CONTINUAS HILOS

MECHASC CONTNUAS ( ROBING)

TELAS

NO TEJIDAS

FIELTO O MAT DE FIBRAS CORTADAS

FIELTRO O MAT DE FIBRAS CONTINUAS

FIELTROS LIVIANOS

VELOS

TEJIDAS

TEJIDAS DE HILOS

UNIDIRECCIONALES

BIDIRECCIONALES

TRIDIRECCIONALES TEJIDAS DE ROVING

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IV. COMPUESTOS PARA HOJAS O SMC (SHEET MOLDING

COMPOUND). Laminadas formadas por fibras cortadas que varan desde

6.5 50 mm de longitud y cargas, impregnadas de resina. Dependiendo de

la distribucin de la fibra se denominan:

SMC.R: distribucin isotrpica de fibras

SMC.D: distribucin orientada de fibras

SMC-C: distribucin orientada de fibras continuas

V. XMC: las fibras de refuerzo se encuentran en cierto ngulo determinado y

espaciadas a cierta distancia.

VI. DMC: PREMIX O PASTA: pasta formada por una combinacin de

resina, refuerzos de fibra cortadas y determinados compuestos qumicos.

VII. HMC: son los DMC en los que se ha aumentado la proporcin de refuerzo

consiguiendo elevadas propiedades mecnicas

VIII. BMC: (BULCK MOULDING COMPOUND).son los DMC a los que se

ha aadido a la formulacin un agente espesante obtenindose una masa mas

viscosa

IX. IMC (INYECCIN MOULDING COMPOUND), son los DMC

especialmente formulados para realizar el proceso de moldeo por inyeccin

CLASIFICACIN POR LA FORMA DE COMPONER EL MATERIAL

COMPUESTO

laminacion

sin presion moldeo por contacto

con presion baja o media

moldeo con bolsa de vacio

moldeo con presion

moldeo en autoclave

moldeo con macho flexible

moldeo con doble util

moldeo por inyeccion de resina

con alta presion moldeo por comprecion en frio

moldeo por compresion en caliente

moldeo por laminado continuo

proceso especial

moldeo por proyeccion

moldeo por centrifugacion

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ENRROLLAMIENTO: MOLDEO POR ENRROLLAMIENTO O BOBINAJE

PROCESOS DE FABRICACION CON MATERIALES COMPOSITOS DE

MATRICES TERMO ESTABLES

Estos mtodos se basan en embeber las fibras con resina liquida y situarlo en el molde,

donde tomara la forma y endurecer o polimerizar. La eleccin del mtodo de

fabricacin depender:

Tamao del elemento a fabricar

Geometra y forma del conjunto

Naturaleza del material

Caractersticas mecnicas a obtener

Acabado superficiales

Programa de fabricacin

Costos y mercado

Parmetros que se deben considerar para elegir un proceso:

1. FORMA DEL MATERIAL DE REFUERZO

Fibras, roving, bandas, cintas, mat

Prepreg, tejidos bidimensionales y tridimensionales,. Tejido especiales, etc.

2. RESINA

En componentes o hmeda

Pre impregnada, premix

3. MATERIAL FRENTE LA MOLDEO

corte con plantillas

MOLDEO

MOLDEO POR CONPRESION

(PREMIX)

MOLDEO POR INYECCION

MOLDEO POR ESTIRADO

MOLDEO POR ENCAPSULAMIENTO

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control de orientacin

optimizacin y control de la contaminacin

almacenaje y tiempo de vida

4. UTILLAGE

compatibilidad

durabilidad

5. MATRIALES AUXILIARES

Materiales desmoldantes

Materiales de bolsas

Compactacin, presin con o sin calor

6. POLIMERIZACION

Termopares de control

Monitorizacin de parmetros

Automatizacin de ciclo

Sobrecalentamiento

7. UNIN

Cocurado

Cobondeado

Precurado y encolado

Cosido

8. CONTROL DE CALIDAD

Visual

Ultrasonido

Rayos X dimensional

Puntos crticos coincidentes en la fabricacin con materiales compsitos que nos

llevaran a la calidad de la fabricacin:

Preparacin de utillaje, limpieza, superficie, desmoldantes etc.

Proceso y mtodo de colocacin del material compuesto, eliminacin del aire,

distribucin homognea de la resina, tiempo de trabajo

Preparacin y realizacin de la polimerizacin

Procesos de acabados

CLASIFICACION DE LOS PROCESSOS DE FABRICACION

1. POR LA FORMA DE COMPONER EL MATERIAL COMPUESTO

Son tres las formas de realizar el conjunto:

1.1. LAMINACION.- operacin consistente en la superposicin sucesiva de capas

de refuerzo en bebida de la matriz

1.2. MOLDEO.- operacin consistente en introducir la mescal de fibra y resina en

una cavidad de molde

1.3. ENRROLAMIENTO.- operacin consistente en el bobinado de refuerzo sobre

el molde o mandril embebido en resina.

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2. CLASIFICACION POR EL ESTADO DE LA RESINA

2.1. METODO HUMEDO

RESINA HUMEDA

FIBRAS; continuas, cortadas, mat, tejidos

METODOS; contacto, pultrusin, bobinado, RIM, RTM

2.2. METODO SECO.

FIBRAS + RESINA =PREPREG, SMC, BMC, PREMIX, TEJIDO

ETC.

METODOS.- compresin, inyeccin y compresin, contacto

3. CLASIFICACION POR LA FORMA DE REFUERZO

Cada procesos puede utilizar diferentes formas de refuerzo, ejemplos.

INYECCION.- fibras cortadas, milled, chopped, mesclas

PULTRUSION.- roving

CENTRIFUGACIN.- milled, chopped

BOBINADO.- roving, tejido

PROYECCION.- roving

BOLSA DE VACIO.- chopped, cintas, roving, tejido, mat

NUCLEO Y MATRIZ.- chopped, tejido , mat

COMPRESIN.- milled, chopped, Cintas, roving, tejido, mat

4. CLASIFICACIN POR EL TIPO DE MOLDE

MOLDES ABIERTOS.- son cavidades simples o machos y hembras sobre

las cuales se sitan el compuesto con o sin presin y con o sin temperatura

MOLDES CERRADOS.- estn formados por dos moldes macho y hembras

generalmente metlicos y se trabaja a presiones y temperaturas altas.

PROCESOS CON MOLDES ABIERTO.- moldeo de contacto manual,

mtodo de proyeccin. Bobinado, encapsulado, centrifugado, pultrusin.

PROCESOS EN MOLDE CERRADO.- moldeo por machihembrado

metlico, moldeo por inyeccin, laminados continuos.

5. CLASIFICACION POR EL TAMAO E IMPORTANCIA DE LAS SERIES

SERIES PEQUEAS.- moldeo por contacto, moldeo por proyeccin

SERIES MEDIAS.- moldeo bajo vacio, moldeo por inyeccin, moldeo en

frio bajo prensa.

SERIES GRANDES.- moldeo por compresin calor, moldeo por inyeccin

calor, estratificado continuo, estratificado en discontinuo en prensas de

multiplatos.

6. CLASIFICACIN POR SU REALIZACIN.

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PROCESOS ARTESANALES.- moldeo por contacto , moldeo por

proyeccin moldeo en saco de vaco, moldeo por colada

PROCESOS INDUSTRIALES.- moldeo por contacto en seco, RIM, moldeo

por compresin, bobinado, pultrusion, laminacin o estratificacin en

continuo.

PROCESOS DE FABRICACIN DE COMPOSITOS

COMPOSITO.- es un sistema material integrado por una mescla o combinacin de dos

o ms micro o macro constituyentes que difieren en tamao y composicin qumica y

que son esencialmente insoluble entre s. Estos materiales tendrn propiedades

intermedias a los componentes individuales.

Entre las fibras ms utilizadas para el sistema de matriz polimrica tenemos: fibras de

vidrio, fibras de carbono y fibras de kevlar.

Materiales ms comunes de matriz polimrica para fibras de vidrio tenemos:

Termo endurecidos: epxicas, polisteres, fenlicas y silicones

Termoplsticos: nylon 66, policarbonato, poliestireno

Sistema de compuestos reforzados con fibras distintas al de vidrio.

Matriz polimrica: fibra/matriz

para-aramid(kevlar)/epoxy

para-aramid(kevlar)/polister

C(grafito)/ epoxy

C(grafito)/polister

C(grafito)/poliestheretherketona (PEEK)

C(grafito)sulfuro de polifenileno(PSS)

Matriz de metal: Fibra/matriz

B/Al

Al2O3/Al

Al2O3/Mg

SiC/Al

SiC/Ti

Matriz cermica: fibra/matriz

Nb/MoSi2

C/C

C/CSi

SiC/Al2O3

SiC/Si3N4

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ALGUNAS PROPIEDADES MECANICAS DE FIBRAS, RESINAS Y

COMPUESTOS

FIBRAS:

PROPIEDAD VIDRIO E CARBONO KEVLAR

T. de rotura 2491Mpa 3100Mpa 3617Mpa

%de alargamiento 3.5 1.4 2.5

Densidad gr/cm3 2.54 1.75 1.48

RESINAS:

PROPIEDAD POLIESTER EPOXY

T. de rotura 40-90 Mpa 55-130 Mpa

Densidad gr/cm3 1.1 - 1.46 1.2 - 1.3

COMPOSITO DE POLISTER Y FIBRA DE VIDRIO:

PROPIEDAD ESTERA MAT

T. DE ROTURA 206-344 Mpa 100-206 Mpa

DENSIDAD gr/cm3 1.5 2.1 1.35 2.3

USOS DE LOS MATERIALES COMPOSITOS

INDUSTRIA AERONAUTICA: construccin de aviones, naves espaciales,

misiles, radares etc.

INDUSTRIA NAVAL: construccin de botes, lanchas

INDUSTRIA DE TRASPORTES: contenedores, cascaras de carros, mascaras

INDUSTRIA DE AUTOMVILES: construccin de auto partes y piezas de

maquinarias

INDUSTRIA O LNEA BLANCA: lavadores, depsitos, sillas, mesas,

productos planos y corrugados, tanques de baja y alta presin

INDUSTRIA ELECTRNICA: componentes electrnicos, estructuras

electrnicas

INTRODUCCION.

Los sistemas de fabricacin de materiales compuestos de matriz termoestable, se basan

en embeber el elemento de refuerzo (fibras) en una resina liquida, se el sita y mantiene

en un molde y toma la forma que mantendr despus de su endurecimiento.

La eleccin del mtodo de fabricacin depende:

a) Tamao del elemento a fabricar

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b) Geometra y forma del conjunto

c) Naturaleza del material

d) Caractersticas mecnicas a obtener

e) Acabado superficial

f) Programa de fabricacin

g) Costos y mercado

Parmetros que se deben de tomar en cuenta para elegir un proceso:

1. FORMA DEL MATERIAL DE REFUERZO

Fibras cortada o molidas

Roving continuo

Bandas

Cintas

Preformas

Tejidos bidireccionales etc.

2. RESINA.

En componentes (hmeda)

Pre impregnada

3. MATERIAL FRENTE Al Moldeo

Corte por platillas

Control de orientacin

Control de contaminacin

Almacenaje

Tiempo de vida

4. UTILLAJE

Compatibilidad

Durabilidad

5. MATRIALES AUXILIARES

Materiales desmoldantes

Materiales de bolsas

Compactacin, presin con o sin calor

6. POLIMERIZACION

Termopares de control

Monitorizacin de parmetros

Automatizacin de ciclo

Sobrecalentamiento

7. UNIN

Cocurado

Cobondeado

Pre curado y encolado

Cosido

16

8. CONTROL DE CALIDAD

Visual

Ultrasonido

Rayos X

Dimensional

En todos los procesos de fabricacin con materiales compuestos existe una serie de

puntos crticos coincidentes y que no va a proporcionar la calidad del elemento

fabricado y estos son:

Preparacin de utillaje, limpieza, superficie, desmoldantes etc.

Proceso y mtodo de colocacin del material compuesto, eliminacin del aire,

distribucin homognea de la resina, tiempo de trabajo

Preparacin y realizacin de la polimerizacin

Procesos de acabados

1. MATERIAL DE REFUERZO.

FIBRAS. La presentacin de las fibras son de tres formas:

Hilos continuos, retorcidos, mechas, hilos cortados o molidos

Cintas q estn formadas por hilos continuos

Tejidos, que estas formados por hilos o mechas tejidas

RESINAS. Las resinas se pueden presentar en forma de componentes lquidos,

polvo y pastas solidas. En el caso en que a resina se combine con la fibra y no

se ha producido polimerizacin se denomina estado A. Todo sistema de

fabricacin que inicia el proceso con estos dos componentes individualizados

se denomina METODO HUEMDO.

Cuando la adicin de la resina, debidamente mesclada son sus reactivos a

refuerzo (mat, tejido, roving etc.) es realizada por los fabricantes de materia

prima, llevndola y mantenindola en el estado B (comprende el inicio de

la relacin en el que la resina se vuelve gelatinosa y pegajosa) se crea un

material compuesto incurado denominado Prepreg. Todo sistema de

fabricacin que utiliza el material pre impregnado se denomina METODO

SECO.

2. CRITERIOS QUE SE HAN TOMADO PARA LA CALSIFICACIN DE

PROCESOS DE FABRICACIN

2.1.Clasificacin por la forma de componer el material compuesto.

Laminacin: operacin q consiste en la superposicin sucesiva de

capas de refuerzo en bebidas con la matriz

Moldeo: operacin consistente en introducir la mescla de fibra y

resina en un cavidad que representa l forma a obtener.

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Enrollamiento: operacin consistente en el bobinado de refuerzo

sobre el til o mandril con la incorporacin de resina durante el

deslizamiento del refuerzo, hilo o cinta pre impregnada.

2.2. Clasificacin por el estado de la resina y la incorporacin del refuerzo.

Mtodo hmedo.-fibras continuas, fibras. cortadas, tejidos+ resina

Mtodo seco.- fibra +resina ,SMC ,BMC,TEJIDO,CINTA .ROVING

2.3. Clasificacin por la forma del refuerzo.

a. Inyeccin.- usa fibras cortadas o molidas y tejidas

b. Pultrusion.- usa roving

c. Bobinaje.- usa roving

d. Contacto.- usa roving, cinta, tejido, mat

e. Proyeccin.- usa mat

f. Bolsa de vacio.- usa mat, roving y tejido

g. Ncleo y matriz.- usa mat , tejido

h. Centrifugacin.- usa mat, roving

i. Compresin.- usa mat , roving , tejido

2.4. Clasificacin por el tipo de molde

2.4.1. MOLDES ABIERTOS.- son cavidades simples o machos y hembras

sobre las cuales se sitan el compuesto con o sin presin y con o sin

temperatura, ejemplo: moldeo de contacto manual, mtodo de

proyeccin. Bobinado, encapsulado, centrifugado, pultrusin.

2.4.2. MOLDES CERRADOS.- estn formados por dos moldes macho y

hembras generalmente metlicos y se trabaja a presiones y

temperaturas altas. Ejemplo: moldeo por machihembrado metlico,

moldeo por inyeccin, laminados continuos.

2.4.3. CLASIFICACION POR EL TAMAO E IMPORTANCIA DE LAS

SERIES

SERIES PEQUEAS.- moldeo por contacto, moldeo por

proyeccin

SERIES MEDIAS.- moldeo bajo vacio, moldeo por inyeccin,

moldeo en frio bajo prensa.

SERIES GRANDES.- moldeo por compresin calor, moldeo por

inyeccin calor, estratificado continuo, estratificado en

discontinuo en prensas de multiplatos.

2.4.4. CLASIFICACIN POR SU REALIZACIN.

PROCESOS ARTESANALES.- moldeo por contacto , moldeo

por proyeccin moldeo en saco de vaco, moldeo por colada

PROCESOS INDUSTRIALES.- moldeo por contacto en seco,

RIM, moldeo por compresin, bobinado, pultrusion, laminacin

o estratificacin en continuo.

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3. DESCRIPSION GENERAL DEL PROCESO

3.1. MOLDEO POR CONTACTO: consiste en colocar sobre un molde

sucesivas capas de refuerzo que se impregnan con una resina, que estn en

contacto con el aire, la temperatura de curado es la del ambiente y se puede

acelerar con calor

VENTAJAS:

Simplicidad del proceso

Bajo precio de costo en los moldes

No hay limitaciones respecto a dimensiones

Flexibilidad para diseos

Equipo de produccin reducido

LIMTACIONES

Tiempo de fabricacin altos

Caractersticas del producto terminado variable segn operario

Posibilidades de aparicin de defectos

Produccin en pequeas series

Condiciones mecnicas bajas por el exceso de la resina

3.2. MOLDEO CON BOLSA DE VACIO.- es similar al moldeo por contacto

pero la pieza se le recubre y embolsa para crear vacio interno. La

temperatura de curado es la del ambiente o se puede elevar hasta 120C, en

este mtodo se eliminan huecos y aire atrapados y se consigue una buena

distribucin de la resina.

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VENTAJAS:

Buen aspecto superficial

Caractersticas mecnicas buenas

Relaciones altas de fibra/resina

LIMITACIONES.

Utiliza ms tiempo que la anterior.

Superficies cerca de la bolsa no tiene buen aspecto

La vida de la bolsa es corta

Requiere personal ms especializado

Control riguroso de parmetros

3.3.MOLDEO CON BOLSA DE PRESION.- se coloca una bolsa

confeccionada de goma de silicona o neopreno, contra el laminado aplicando

la presin contra el molde, la temperatura de gelacin puede ser la del

ambiente o altas temperaturas, dependiendo del tipo de resina

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VENTAJAS.

Caractersticas mecnicas buenas

Un aspecto y homogeneidad de resina

Ausencia de huecos o burbujas

Buenas relaciones de fibra/resina

LIMITACIONES

Solo se usa moldes hembras la calidad depende del operario

Riguroso control de parmetros 3.4.MOLDEO EN AUTOCLAVE.- es una modificacin del mtodo de bolsa de

vaco y bolsa de presin. Finalizado el montaje de capas de laminado se

coloca la bolsa de vaco y se introduce en una autoclave con el fin de dar

presin y temperatura

VENTAJAS

Producto uniforme en espesor

Se puede fabricar formas complejas

Mantiene las ventajas del moldeo por contacto con vacio y presin

Buenas caractersticas mecnicas LIMITACIONES

Ms tiempo en larga de la autoclave

Se requiere una autoclave

El tamao de la autoclave limita el tamao de las piezas 3.5.MOLDEO CON MACHO FLEXIBLE.- es una variacin de los anteriores y

consiste en un pistn macizo de un material flexible (neopreno u otro

elastmero) que se comprime contra el molde por la accin de una prensa. El

molde suele ser metlico para suministrarle calor

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VENTAJAS.

Especia para produccin de pequeas piezas de forma cncava

Proporciona presiones uniformes y elevadas

Se obtienen buenas relaciones fibra/resina

Produccin relativamente rpida LIMITACIONES.

Es muy poco usada

Rpida desgaste del pistn

Empleo limitado a ciertos objetos de formas simples

3.6.MOLDEO POR PROYECCIN.- este mtodo consiste en la proyeccin

simultnea de las fibras cortadas del material de refuerzo y la resina de

impregnacin sobre el molde de la pieza que se debe obtener.

VENTAJAS

gran flexibilidad de produccin

moldes de bajo costo

ninguna limitacin respecto a las dimensiones de la pieza

posibilidad de empleos de equipos in situ

velocidad en el deposito LIMITACIONES.

Caractersticas mecnicas medias

Variedad limitada de formas

Acabados depende de la habilidad del operario

3.7.METODO DE ENCAPSULACIO.- las fibras cortadas y combinadas con la

resina son puestas sobre el molde, el curado es a temperatura ambiente o con

post-curado a unos 30min a 90C

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VENTAJAS.

Proceso simple

Moldes de bajo costo

Se puede automatizar con facilidad

3.8. EMBOBINADO DE FILAMENTOS.- consisten enrollar un mandril

generalmente cilndrico, una capa de hilos continuos que previamente han

sido impregnados de resina termoestable, curados a temperatura ambiente o

a temperatura alta. La presin depende de la tensin durante el

enrollamiento. El enrollamiento puede ser, circunferencial, ortogonal,

helicoidal, polar o biaxial

VENTAJAS.

Alta relacin resistencia/peso

Alto grado de control de la orientacin y uniformidad

Puede ser automatizado

Resistencia mecnica elevada

Con moldes colapsables o fusibles se obtiene formas complejas

LIMITACIONES.

Alto costo de equipos

Formas limitadas solo para superficies de revolucin

Puede aparecer porosidades

23

3.9. MOLDEO POR CENTRIFUGACION.- solo puede utilizarse para la

produccin de tubos y cuerpos cilndricos, se utiliza el refuerzo en formas de

filtro, MAT, tejido de mechas o combinado. Se basa en la impregnacin del

refuerzo por la accin de la fuerza centrifuga que se crea en el interior del

molde que rota con la resina, para acelerar el curado se introduce aire

caliente.

VENTAJAS.

simplicidad del proceso

Posibilidad de automatizacin

Muy buena impregnacin

Superficie externa e interna lisa

Bajo costo y utillaje

Uniformidad en las paredes

LIMITACIONES.

equipo relativamente costoso

formas limitadas a cilindros,

condiciones mecnicas no muy elevadas

3.10. PROCESO DE MOLDEO POR PULTRUSION.- es un proceso que

permite la elaboracin de perfiles de seccin constante y consiste en que las

fibras continuas pasan por un bao de resina, luego por un mecanismo de

control de resina, despus por un troquel de acero caliente que le da la forma

y el acabado final

24

VENTAJAS.

proceso continuo

produccin de piezas de seccin constante

gran resistencia unidireccional

LIMITACIONES.

Limitaciones en las secciones transversales

Maquinaria costosa

3.11. MOLDEO CON DOBLE UTIL.- es una variacin del moldeo en prensa

y consiste en dos tiles macho y hembra de madera, plstico reforzado o de

metal, sobre uno de ellos se realiza el laminado luego se elimina el aire

atrapado y se cierra con la otra contra placa sujetndose con mecanismos de

cierre o prensas

VENTAJAS.

Buen acabado superficial

Buena uniformidad

LIMITACIONES.

Limitaciones para formas complejas

Dificultad en la confeccin de los moldes

Alto costo inicial

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3.12. MOLDE CON MATRICES METALICAS ACOPLADAS.-tambin se

les denomina moldeo con prensa, su funcionamiento es igual al moldeo con

doble til, salvo que el cierre en el contra molde se realiza con prensa. Lo

cual dispone de platos calientes para la polimerizacin de la matriz, las

presiones empleadas varan de 1 a 120 kg/cm2.

VENTAJAS

Estrictas tolerancias de fabricacin

Produccin rpida

Asegura una buena impregnacin

Caractersticas mecnicas elevadas

Aspecto superficial excelente

LIMITACIONES

Alto costo en equipos

Algunas limitaciones en formas

Limitaciones tcnicas y econmicas

3.13. MOLDEO POR INYECCION.- el refuerzo y la resina se introducen en la

cmara donde se homogeniza el compuesto y se le mantiene a una

temperatura que conserve la masa en estado blando. esta masa luego es

inyectada en un doble molde en donde polimeriza.

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VENTAJAS

Baja mano de obra

Alta produccin

Facilidad en el moldeo

Proceso automatizable

Propiedades uniformes

LIMITACIONES

Alto costo en equipos

Limitaciones en tamao

3.14. MOLDEO CONTINUO.- este mtodo se emplea en la fabricacin de

lacas onduladas y planas en forma continua, y consiste en la aplicacin de la

resina sobre una pelcula de polietileno luego viene una capa de fibra

cortada, seguida de una capa de resina la que es cubierta por una pelcula de

polietileno, se enrolla y guarda para su maduracin de uno a cuatro das y

posteriormente se podr cortar y elaborar piezas.

VENTAJAS

MATERIALES CON CARACTERISTICAS CONSTANTES

Disminucin de la mano de obra

Aumento de la cadena de produccin

LIMITACIONES

Forma y espesores de las piezas limitadas

Maquinaria costosa

PROCESOS DE LAMINACIN

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Los procesos de laminacin se pueden realizar en hmedo con cintas o tejidos y resina

al estado A, y tambin se puede realizar laminados al estado B con los mismo

refuerzos, muy poco se utiliza los mat o fieltros, debido a sus bajas propiedades

mecnicas.

FORMAS DEL MATERIAL

VENTAJAS

CINTA TEJIDO

Optimizacin de peso y diseo

geomtrico

Transferencia continua de cargas

Posibilidad de alto contenido de

fibras

Alto aprovechamiento de material

Rectitud en los bordes de la cinta

Posibilidad de moldeo automtico

Buena drapabilidad en formas

difciles

Operacin simple para moldear

0C, 9C

Reduccin de tiempos de moldeo

Distintas texturas

Fcil de procesar

Mas fcil de mecanizar

DESVENTAJAS

CINTA TEJIDO

Pobre drapabilidad en formas complejas

Dificultad de manejo en cintas delgadas

Dificultad en operaciones de mecanizado

Diferentes caractersticas en trama y urdimbre

Necesidad de empalmes para asegurar la senda de carga

Bajo contenido de fibra con relacin ala cinta

Disminucin de las caractersticas mecnicas segn textura

Sustancial desperdicio de material en el corte

MOLDEO POR CONTACTO

MOLDEO POR CONTACTO HMEDO

Moldeo por contacto sin presin

Moldeo con bolsa de vacio

Moldeo con bolsa de presin

Moldeo en prensas

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MOLDEO POR CONTACTO EN SECO

Moldeo con bolsa de vacio

Moldeo con saco de presin

Moldeo con prensa

Moldeo en autoclave

Moldeo con presin en moldes

Auto calefactables

Moldeo en autoclave con moldes especiales

MOLDEO POR CONTACTO AUTOMATICO

Moldeo automtico de cintas

Moldeo con robot

MOLDEO POR CONTACTO

VENTAJAS:

1) Los moldes se pueden realizar de cualquier material, siempre que mantengan su

forma bajo presiones, son de bajo costo

2) Los moldes pueden modificarse con facilidad durante las fases experimentales o de

desarrollo para acomodarse al rediseo en ingeniera

3) Las inversiones en sistemas de curado (autoclave, prensas) no son necesarias,

aunque es aconsejable equipos de infrarrojos, bombas de vacio

4) La complejidad geomtrica y tamao no presentan dificultad en la fabricacin

5) Son posibles las construcciones de sndwich

6) Operarios no especializados, pueden realzar los trabajos mediante cursos cortos y

demostrativos

DESVENTAJAS:

1. Solamente se aconseja utilizar resinas que polimeriza por adicin, ya que las de

condensacin requieren ciclos de presin para evitar las porosidades

2. Los estratos porosos son muy comunes

3. Las propiedades mecnicas son bajas comparadas con otros procesos

4. Estratos no homogneos en resina

5. Por lo general necesitan una capa especial gelcoat

6. Aparecen fenmenos de concentracin en las zonas ricas en resina

7. Suelen producirse descuelgues de resina en las zonas verticales, dando lugar a zonas

rica en resina en las zonas bajas y zonas pobres en las paredes verticales.

8. El uso de tejidos con textura muy compactada, son difciles de utilizar con resinas

de viscosidad alta, dando laminados de baja resistencia.

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I MOLDEO CON BOLSA DE VACIO

Consiste en realizar una bolsa de vacio sobre el molde dejando encerrado el

laminado producido. La bolsa ser tal que permita realizar el vacio entre la bolsa y

el molde de forma que extraiga todo el aire y e exceso de resina, para esto es de vital

importancia mantener el vacio durante el curado.

A) AGENTEES DE CIERRE.- tienen por fin cerrar la membrana o pelcula de la

bolsa y evitar la entrada de aire y son:

Pasta de cromato de zinc

Cintas sensibles a la presin con doble cara adhesiva

Aprietes mecnicos y abrazaderas cobre bandas de madera o goma

B) AGENTES SANGRADORES.- los sacos al eliminar el aire y debido a la

presin atmosfrica crean una tendencia en el saco a cerrarse sobre el laminado

de forma que evitan el flujo de aire hacia el orifico de la salida y para evitar esto

se coloca una capa intermedia entre ambas un desmoldante con o son perforar,

los sangradores son: arpillera, tejidos porosos, fieltro de vidrio o tela de vidrio

C) AGENTES DE BOLSA.- los materiales que se pueden utilizar como membranas

de bolsa son: celofn, pelculas de PVA, PVC, nylon, etc.

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D) AGENTES DE DESMOLDEO.- son sustancias que crean un ngulo de contacto

elevado con la superficie del laminado con lo que se evita mojando, los ms

utilizados con: slidos cera, manteca, siliconas, pelculas de nylon, celofn,

PVA, PVC, lquidos, aceites, tefln disuelto, alcohol polivinilico etc.

II MOLDEO CON BOLSAS DE PRESION.

En este procedimiento el vacio es sustituido por un macho inflable que realiza la

presin

III MOLDEO CON DOBLE UTIL O MOLDE

Este mtodo consiste en aplicar el contramolde contra el molde en dos etapas:

En el molde se aplica gelcoat y el estratificado, el contramolde puede llevar

o no gelcoat

El contramolde presiona el molde para eliminar las burbujas

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FABRICACIN POR EL MTODO SECO O PREPREG.

En la actualidad la fabricacin de estructuras laminadas o sndwich, en la industria

aeronutica, solo se usa este mtodo de fabricacin. Este mtodo se le considera una

extensin del mtodo hmedo. Estos materiales deben de cumplir las siguientes

condiciones:

Ligera pegajosidad; con el fin de que no se deslicen las capas

Suficiente adaptabilidad; a las formas complejas

La pegajosidad depende del tipo de resina, y la adaptabilidad del tipo de refuerzo.

El contenido de resina en estos materiales es mayor que el normal con la finalidad que

el exceso sea retirado conjuntamente con el aire atrapado y voltil que se producen

durante el proceso de polimerizacin. La compactacin de estos laminados se hace a

temperatura ambiente o a temperaturas que no sobrepasan los 75C.

Dependiendo de donde se realice la polimerizacin el proceso de fabricacin por

contacto en seco se denomina:

POLIMERIZACIN DENOMINACIN DEL PROCESO

Estufa Moldeo con bolsa de vacio

Autoclave Moldeo en autoclave

Prensa Moldeo en prensa

Moldes especiales Moldeo con moldes auto calefactables

Algunas veces los moldes dan nombre al sistema de fabricacin, sobreentendindose su

curado en estufas o autoclaves

Moldeo o sistema modular

Moldeo con machos flexibles

Moldeo con elastmeros

En estos tres procesos se deben de cumplir tres condiciones crticas:

Los moldes durante la gelificacin debern de mantener la forma final

Las presiones aplicadas deben de mantener la estructura sin crear tensiones

La temperatura debe de ser lo ms homognea posible

VENTAJAS DEL PREPREG.

Ofrece mejor definicin de la pieza, alto contenido de fibra y mejor

compactacin que el mtodo hmedo

Se elimina los problemas de seguridad por manejo de resinas

La relacin fibra resina viene asegurada por el fabricante

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Se elimina la posibilidad de distorsionar la direccin de la fibra

Se puede eliminar la artesana con maquinas de C.N.

DESVENTAJAS DEL PREPREG

Difcil realizar con bolsas de vacio las formas complejas

Potencial alto de rechazos por rotura de las bolsas de vacio

Sistema de curado caro (AUTOCLAVE)

Ciclos de curado largos

Las presiones creadas por el vacio son de .7kg/cm2(10Psi)a 1.05 kg/cm2 (15Psi) y las

presiones en el curado en auto clave van de 15 a 200 Psi

SISTEMAS DE FABRICAION DE ESTRUCTURAS

Las estructuras de materiales compuestos se pueden construir por los siguientes

sistemas:

Cocurado: consiste en realizar el curado en el mismo ciclo de polimerizacin

Cobondeado: alguna parte es hecha con anterioridad y luego incorporada al

conjunto

Pre curado y encolado: todas las partes que forman el conjunto son fabricados

por separado y posteriormente son incorporados para ser unidas por encolado

Cocido: es el cocido de las laminas en hmedo y posterior curado

ETAPAS DE LA PRODUCCIN.

I Preparacin de los moldes.- se inicia con una buena limpieza, en el caso de ser

nuevos se les limpia con tricloroetileno y desengrasador alcalino, tambin se puede

aplicar lijares finos y posteriormente los agentes desmoldantes, estos pueden ser de

tres tipos

Pelculas: por su dificultad de aplicacin se usa en superficies planas y son:

el celofn, el alcohol de polivinilo, el poliestileno, el mylard, el nylon, el

tedlar, el fluorocarbonato.

Pasta: ceras, cuando se usa altas temperaturas produce decoloraciones

Lquidos: el fluoroetileno-propileno para temperaturas inferiores a 177C,

politetrafluoroestileno temperaturas superiores a 260C, y silanos que son

estables hasta 428C

II Corte de tela.- puede se manual, en prensa o con maquinas a control numrico

III Preparacin de los elementos adicionales y montaje de tela

IV Preparacin para el curado

V Materiales de la bolsa, celofn, PVA, nylon, PVF

VI Curado.- el curado depende de la calidad del conjunto de los materiales, las resinas

de impregnacin pueden ser de tres tipos

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Resinas de curado a bajas temperaturas 120C o menores

Resinas de curado a temperatura intermedia 150-175 C

Resinas de curado a temperatura alta 200- 315C

Los parmetros que controlan un ciclo de curado son, la presin, temperatura y

tiempo.

Un ciclo de curado debe de satisfacer los siguientes requerimientos:

La temperatura en cualquier parte no debe de exceder el lmite mximo de la

Temperatura de curado

La presin debe de ser lo suficientemente alta para que todo el exceso de

resina salga antes que gelifique.,

La resina debe de curar uniformemente en todo el compuesto

El compuesto curado debe de contener un bajo contenido de huecos

El tiempo de curado es el ms corto posible.

La aplicacin de la presin depende principalmente de la viscosidad de la resina, al

aplicar la presin puede suceder lo siguiente:

La resina ha gelado y se producen laminados huecos

La resina tarda mucho en gelar y puede sangrar mucha resina originndose

huecos y zonas pobres en resina

La resina gela minutos despus de aplicar la presin. se tendrn piezas

buenas.

MOLDEO CON RESINAS INTRODUCIDAS A PRESION

Estas se pueden dividir segn el tipo de refuerzo en Procesos con fibras cortadas y

procesos con fibras continuas.

PROCESOS CON FIBRAS CORTADAS.

A. MOLDEO POR INYECCIN DE RESINA IMT.

Una mezcla de resina termoestable con refuerzo es introducida en un molde

autocalentable en donde se producir la polimerizacin y se obtendr la pieza

totalmente acabada, este mtodo es muy rpido para piezas de limitadas

dimensiones.

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B. MOLDEO POR INYECCIN DE RESINA REACTIVA RIM

Este mtodo utiliza normalmente resinas de poliuretano, debido a su alta

reactividad qumica de sus componentes (poliol-reforzado + isocianato), ambos

se son mezclados e introducidos a presin en el molde obtenindose la pieza

deseada. Los tamaos de las fibras pueden ser de 1/8 a 1/4" de 1/16 a 1/32".

C. MOLDEO POR TRANSFERENCIA DE RESINA RTM.

Este procedimiento utiliza resinas lquidas (polister, epxicas, vinil ester etc.)

que son inyectas con vaco o con presin en un molde cerrado en el que

previamente se ha colocado los refuerzos, luego polimeriza Y se obtiene la pieza

acabada la que se suele someter a un tratamiento de post-curado.

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El diseo de los moldes en el proceso RTM debe de tener varios aspectos que le permita

obtener piezas de calidad y debe de considerar:

Elementos de ventilacin para el aire atrapado

Bebederos para los excesos de resina

Buena homogeneidad de temperatura

Buen aislamiento para evitar el cambio de condiciones internas

Sistemas de calentamiento y enfriamiento o preparados para ser introducidos en estufas

Rigidez para mantener la geometra durante el proceso

Durabilidad

Puntos de guas para que el cierre sea siempre el mismo

Buena estabilidad

Antes de realizar la inyeccin de la resina se debe de comprobar la estabilidad de los

moldes y los parmetros para elegir la resina son:

Viscosidad

Pot-life

Temperatura de desgasificacin

Temperatura de moldeo

Temperatura y tiempo de polimerizacin

Temperatura y tiempo del estado gel

Tambin se debe de tener en cuenta los parmetros de diseo:

Modulo de traccin

Temperatura de transicin vtrea

Elongacin a traccin

Comportamiento frente a la humedad