Preforma : pieza en bruto de material de refuerzo seco ( carbono , vidrio , fibra orgánica o tejido). Posteriormente, se coloca en una herramienta de moldeo y se impregna con un aglutinante utilizando una de las tecnologías de transferencia: RTM (Resin transfer Moulding), VaRTM (Vacuum assisted resin transfer molding) o infusión al vacío. El resultado es un producto de material compuesto .
El uso de preformas proporciona una ventaja sobre la tecnología tradicional de colocación manual de material de refuerzo utilizada en el moldeo por contacto, ya que simplifica la fabricación de estructuras con un perfil complejo con una superficie curva de forma compleja, y puede automatizarse el proceso de fabricación.
Métodos de fabricación de preformas:
Las preformas trenzadas son un producto semiacabado en forma de “manga blanda”, tejido o trenza de mandril multicapa, si es necesario, de diámetro variable. Pueden estar cerrados, en forma de manga, y abiertos, en forma de cinta.
Hay dos esquemas de refuerzo principales utilizados en la fabricación de preformas tejidas: biaxial y triaxial. El ángulo de refuerzo de una preforma trenzada afecta directamente a las propiedades futuras de un producto fabricado con este material. Al variar el ángulo, se pueden obtener ciertas propiedades que son necesarias en un diseño particular, según el tipo de carga: torsión, corte, compresión o combinaciones complejas de estas cargas. Con un aumento en el ángulo de tejido, la resistencia y los módulos en tensión y compresión disminuyen cuando se aplica una carga en la dirección cero. Cuando se aplica una carga en la dirección de 90 grados, se observa un aumento en la resistencia y módulos de elasticidad en tensión y compresión. Esto hace posible producir una preforma cuyo esquema de refuerzo se adapta de manera óptima al tipo de carga de la futura estructura.
A diferencia de las preformas tejidas a granel, que son una estructura de múltiples capas, las preformas tejidas le permiten crear una estructura tridimensional real: dos o más conjuntos de hilos (urdimbre y trama) se entrelazan para formar una tela. La formación del tercer eje se lleva a cabo suministrando hilos de urdimbre y de trama adicionales en la dirección del incremento del espesor.
Actualmente, existen dos enfoques principales para el tejido volumétrico, determinados por la elección de la máquina para la producción de preformas: estos son telares anchos (tejido "ancho") o tejido de cintas (tejido "estrecho"). Estos telares, a su vez, se dividen en lanzadera y sin lanzadera.
En el tejido "ancho", las máquinas colocan el hilo de trama en longitudes iguales al ancho de la tela, es decir, cada vez que el hilo de trama pasa por la nave de tejido, se corta. Por lo tanto, en los bordes de la tela, se desmoronará un tejido tridimensional complejo y es necesario hacer los bordes (bordes) de la tela con tejidos no tridimensionales para fijar los extremos de la trama (transversal) hilos y evitar que los bordes de la tela se desparramen. Es prácticamente imposible obtener una preforma 3D de tejido sólido, ya que tendrá que ser recortada de la parte central del tejido 3D obtenido en un telar, lo que significa que la estructura de refuerzo 3D no estará completa.
En telares de lanzadera anchos , es posible obtener preformas voluminosas en forma de paneles sólidos tejidos con bordes bien definidos y un ancho correspondiente al ancho de la máquina. Sin embargo, esta es una tarea tecnológica muy difícil, especialmente para los filamentos de carbono, vidrio y cuarzo, que serán dañados por un transbordador en vuelo libre.
Los telares estrechos (de cinta) sin lanzadera no son muy adecuados para productos tejidos tridimensionales, ya que el estoque introduce un hilo de trama en forma de bucle y, por un lado, tiene una sujeción tejida al mismo nivel, es decir, el mecanismo de la máquina sin cambiarlo no permite la producción de preformas volumétricas.
Las más óptimas para obtener preformas de refuerzo de volumen de tejido sólido son las máquinas de tejer con lanzadera. En el tejido de lanzadera, el hilo de trama es continuo. Se despliega en el borde del producto y va al siguiente cobertizo, de modo que el producto tejido se forma completamente y se une con un solo hilo de trama sin fin. El tejido de lanzadera, gracias a la inversión de un hilo de trama continuo, permite la formación de productos tridimensionales complejos de tejido sólido con bordes verticales o inclinados (paredes). Otra ventaja de los telares de cinta de lanzadera es que la lanzadera se mueve mecánicamente, a lo largo de una trayectoria clara, siempre la misma y no tiene una etapa de vuelo. Esto le permite ajustar el proceso tecnológico para que la lanzadera no toque los hilos de urdimbre y los deforme. Para trabajar con filamentos de carbón, vidrio y cuarzo, esto es especialmente importante, ya que permite la máxima conservación de las propiedades físicas y mecánicas de estos filamentos en el producto terminado (preforma de tejido sólido).
La tecnología se basa en enrollar fibra en un mandril.
La tecnología se basa en colocar una fibra de refuerzo sobre un sustrato a lo largo de un camino predeterminado. La fibra de refuerzo se fija (cose) al sustrato con un hilo adicional. Una vez completada la instalación, se puede quitar el respaldo o se puede dejar en la preforma. La eliminación del soporte se puede lograr de varias formas, como disolviendo el soporte en agua u otro disolvente.
Después de recolectar la cantidad requerida de preformas, se colocan en el equipo de formación y se impregnan con un aglutinante utilizando tecnología RTM. La colocación de la fibra sobre el sustrato puede ser monocapa o multicapa.
Beneficios :
Está hecho de piezas en bruto precortadas de material de refuerzo. La colocación se puede realizar tanto directamente en la herramienta de conformación como en un equipo adicional con la transferencia posterior a la herramienta de conformación. Cuando se colocan en capas, las capas de material de refuerzo se pueden coser. La costura se puede realizar con un hilo transversal (Tufting) para mejorar las características de la capa intermedia de la pieza compuesta, o con una puntada ciega (Blind stitch) para evitar cambios de capa. La fijación adicional de las capas durante la colocación se puede realizar usando una composición adhesiva (adhesivo en aerosol), que se aplica al material de refuerzo en forma de aerosol o usando un aglutinante. El aglutinante puede estar en forma de polvo que se aplica al material de refuerzo, o en forma de hilo ya incluido en el tejido. El aglutinante tiene las mismas propiedades que el aglutinante, por lo que su presencia no afecta las características de resistencia de la pieza terminada. Para activar las propiedades del aglutinante, es necesario realizar un calentamiento adicional del material de refuerzo, ya que el aglutinante no tiene propiedades adhesivas en estado frío.