Desarrollo, fabricación y caracterización de nuevas estructuras de materiales compuestos tipo sándwich con núcleos derivados de ácido poliláctico, PLA

Abstract

[ES] El presente trabajo muestra la elaboración de una estructura de material tipo sándwich con núcleos derivados de ácido poliláctico PLA, en el que la geometría óptima para los núcleos a utilizar en las estructuras es de tipo hexagonal, por lo que se hablará de núcleos en forma de panal de abeja. Para llevar a cabo el proceso de desarrollo, fabricación y caracterización se hace un estudio del arte en el cual se toman en cuenta los antecedentes, propuestas, patentes y demás ideas que contribuyen a la ejecución del proyecto. A la vez, se muestra todo un proceso constructivo de un molde de aluminio para la fabricación de los núcleos hexagonales, mediante un proceso de termo-compresión, el cual es una propuesta innovadora para la construcción de materiales con formas determinadas mediante el uso de fibras naturales y materiales termoplásticos. La propuesta de la construcción de núcleos en forma de panal de abeja con material PLA abre muchas líneas de investigación. El objetivo es elaborar materiales alternativos que permitan nuevos desarrollos, y sustituyan ó permitan la reducción de materiales tradicionales que actualmente están generando controversia en el tema de la contaminación. Una vez se cuente con el molde, se procederá a la construcción de las piezas a utilizar en las estructuras, en las que se emplean materiales biodegradables y de procedencia ECO como el PLA, fibras de lino con PLA, no tejidos de PLA y adhesivos elaborados a partir de elementos naturales. En su caracterización se procede a la evaluación de la estructura tipo sándwich, identificando las propiedades mecánicas que presentan los núcleos elaborados a diferentes espesores. También se efectúa un análisis de la propiedad 4D, la cual hace un estudio de memoria de forma de la geometría utilizada en los núcleos de PLA.

[EN] The present work shows the elaboration of a structure of sandwich material with nuclei derived from polylactic acid PLA, in which the optimal geometry for the nuclei to be used in the structures is of hexagonal type, for which reason we will speak of nuclei in the form of honeycomb. To carry out the process of development, manufacture and characterization, a study of art is made in which the background, proposals, patents and other ideas that contribute to the execution of the project are taken into account. At the same time, a whole constructive process of an aluminum mold for the manufacture of hexagonal cores is shown, through a process of thermo-compression, which is an innovative proposal for the construction of materials with shapes determined by the use of fibers natural and thermoplastic materials. The proposal for the construction of honeycombed nuclei with PLA material opens many lines of research. The objective is to develop alternative materials that allow new developments, and replace or allow the reduction of traditional materials that are currently generating controversy in the issue of pollution. Once the mold is available, we will proceed to the construction of the pieces to be used in the structures, in which biodegradable materials of ECO origin are used, such as PLA, flax fibers with PLA, non-woven PLA and elaborated adhesives from natural elements. In its characterization we proceed to the evaluation of the sandwich structure, identifying the mechanical properties of the cores produced at different thicknesses. An analysis of the 4D property is also carried out, which makes a shape memory study of the geometry used in the PLA cores.

[CA] En el present treball es pot visualitzar l'elaboració d'una estructura de material tipus sandvitx amb nuclis derivats d'àcid polilàctic PLA, en què la geometria òptima per als nuclis a utilitzar en les estructures és de tipus hexagonal, de manera que es parlés de nuclis en forma de bresca d'abella. Per dur a terme el procés de desenvolupament, fabricació i caracterització es fa un estudi de l'art en el qual es té en compte els antecedents, propostes, patents i altres idees que contribueixen a l'execució del projecte. Alhora, es mostra tot un procés constructiu d'un motlle d'alumini per a la fabricació dels nuclis hexagonals, mitjançant un procés de termo-compressió, el qual és una proposta innovadora per a la construcció de materials amb formes determinades mitjançant l'ús de fibres naturals i materials termoplàstics. La proposta de la construcció de nuclis en forma de bresca d'abella amb material PLA obre moltes línies d'investigació. L'objectiu és elaborar materials alternatius que permetin nous desenvolupament, i substitueixin, o permetin la reducció, de materials tradicionals que actualment estan generant controvèrsia en el tema de la contaminació. Un cop es compti amb el motlle, es procedirà a la construcció de les peces a utilitzar en les estructures, en el qual es fan servir materials biodegradables i de procedència ECO, com el PLA, fibres de lli amb PLA, no teixits de PLA i adhesius elaborats a partir elements naturals. En la seva caracterització es procedeix a l'avaluació de l'estructura tipus sandvitx, identificant les propietats mecàniques que presenten els nuclis elaborats a diferents gruixos. També es fa una anàlisi de la propietat 4D, la qual fa un estudi de memòria de forma de la geometria utilitzada en els nuclis de PLA.