Laminados de fibra de metal hechos por el proceso VARTM

Centro de Investigación Langley, Hampton, Virginia

Los laminados de fibra metálica (FML) son materiales de varios componentes que utilizan metales, fibras y resinas de matriz. La adaptación de sus propiedades se puede lograr fácilmente variando uno o más de estos componentes. Se han desarrollado dos nuevos procesos para la fabricación de FML mediante moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM).

Los FML típicos se preparan apilando capas alternas de láminas de metal y preimpregnados de fibra/resina de matriz, seguido de consolidación en una prensa o autoclave. Los FML que consisten en láminas de aluminio y preimpregnados de fibra de aramida/epoxi se desarrollaron por primera vez en la década de 1980 y luego, en 1991, se introdujeron los FML con fibras de vidrio en lugar de fibras de aramida.

Los FML actualmente disponibles comercialmente pueden ser costosos de producir, y el tamaño de la pieza es limitado debido al preimpregnado requerido y al uso de un autoclave o prensa en la consolidación. Sin embargo, infundir resina líquida en capas de tela seca únicamente mediante presión de vacío para producir materiales de alta calidad ha demostrado ser un proceso más rentable para preparar compuestos. VARTM utiliza un medio de distribución de flujo para permitir que la resina avance rápidamente en la superficie a lo largo de la pieza, seguida de una infusión más lenta a través del espesor a través de la pieza, lo que reduce los tiempos de infusión.

Se desarrolló un proceso VARTM para FML que utiliza pequeñas vías de flujo en las capas de metal para permitir la infusión de resina a través del espesor. Los materiales producidos por este proceso se denominan VARTMFML. Un segundo proceso VARTM desarrollado para FML utiliza telas porosas recubiertas de metal para permitir la infusión a través del espesor. Estos laminados se denominan VARTMPCL. Para cada proceso, se pueden seleccionar muchas combinaciones de metal, fibra y resina para adaptar el material a aplicaciones específicas.

El procesamiento de VARTMFML implica apilar capas alternas de láminas de metal que contienen vías de flujo de resina y tejido de refuerzo. A continuación, la preforma de lámina metálica/tejido se infunde con una resina a través de un proceso VARTM. El VARTMFML proporciona buenas propiedades mecánicas que pueden optimizarse mediante la selección adecuada de lámina metálica, fibra, resina y el tamaño y la distribución de las vías.

El procesamiento de VARTMPCL primero requiere la producción de telas recubiertas de metal. El tejido se recubre con una capa de metal utilizando un proceso de deposición de plasma acoplado inductivamente. La capa de metal producida es porosa, de modo que las capas de tela recubiertas de metal apiladas se pueden infundir para producir nuevos FML. Los polvos metálicos se inyectan axialmente en plasma inerte de argón/helio a bajas presiones. A medida que las partículas pasan a través del plasma, se convierten en gotitas parcialmente fundidas. Estas gotitas de metal inciden en la tela tal como se recibe a baja velocidad, enfriándose rápidamente y formando una unión de metal a tela. La ventaja de VARTMPCL es probablemente una mejora en las propiedades funcionales, incluida la conductividad eléctrica (p. ej., protección contra rayos) o la conductividad térmica (p. ej., calentamiento para deshielo) en relación con el material compuesto de matriz polimérica original.

Este trabajo fue realizado por BJ Jensen, RJ Cano, SJ Hales, BW Grimsley y ES Weiser del Langley Research Center; y JA Alexa de Ingeniería y Ciencias de Lockheed Martin. LAR-17165-1/485-1/-2

Este artículo apareció por primera vez en la edición de agosto de 2015 de la revista NASA Tech Briefs.

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