DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN SISTEMA PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADESA CORTADURA DE MATERIALES POLIMERICOS Y COMPUESTOS

Abstract

En el presente proyecto se diseñan y fabrican prototipos de utillajes para la realización de ensayos de cortadura, específicamente los ensayos de Iosipescu y Arcan. Estos ensayos sirven para la caracterización de materiales compuestos y poliméricos a cortadura, y siguen las normas de la ASTM, concretamente la ASTM D 5379 / D 5379 M – 98 y la ASTM D 7078 / D 7078 M – 05 respectivamente. La fabricación de estos se realizará por fabricación aditiva, buscando una alternativa más económica de fabricación y una mayor flexibilidad en el diseño. Para los prototipos se utilizará la tecnología FDM, teniendo como objetivo final fabricar estos útiles en material compuesto por fibras de carbono, el cual aportará la resistencia suficiente para sustituir al acero, que es el material utilizado en los utillajes existentes. Para el diseño de los útiles se empleará el software Solid Edge de Siemens, que nos facilitará el diseño de 3D y la realización de los planos que sean necesarios realizar. Los diseños se efectuarán a partir de los utillajes ya existentes, gracias a los esquemas proporcionados por varios fabricantes, y optimizando los mismos para la tecnología que se va a emplear para fabricarlos, teniendo en cuenta los criterios de diseño a emplear para dicha tecnología, con el objetivo de abaratar los costes y reducir el peso de los utillajes, sin perder la resistencia necesaria. Una vez fabricados los prototipos de los útiles, se comprobará que el ensamblaje del sistema sea posible y que se pueda adaptar a la máquina de ensayos correctamente, para así afinar al máximo los diseños antes de su fabricación en el material finalmente seleccionado.

In the present project, prototypes of fixtures for conducting shear tests, specifically Iosipescu and Arcan tests, are designed and manufactured. These tests serve for the characterization of composite and polymeric materials under shear, and they follow ASTM standards, particularly ASTM D 5379 / D 5379M-98 and ASTM D 7078 / D 7078M-05, respectively. The fabrication of these fixtures will be done through additive manufacturing, seeking a more cost-effective manufacturing alternative and greater design flexibility. The FDM (Fused Deposition Modeling) technology will be used for the prototypes, with the ultimate goal of manufacturing these fixtures in carbon fiber composite material, which will provide sufficient strength to replace the steel currently used in existing fixtures. For the design of the fixtures, Siemens' Solid Edge software will be employed, which will facilitate 3D design and the creation of necessary drawings. The designs will be based on the existing fixtures, using schematics provided by various manufacturers, and optimizing them for the chosen manufacturing technology. Design criteria specific to the chosen technology will be taken into account, aiming to reduce costs and weight of the fixtures without compromising the necessary strength. Once the prototypes of the fixtures are manufactured, it will be ensured that the system assembly is feasible and can be properly adapted to the testing machine, allowing for fine-tuning of the designs before their fabrication in the ultimately selected material.