Sensorización del proceso de producción de estructuras de composites termoplásticos funcionales

Abstract

[ES] El proyecto ZE-KONP tiene como objetivo fundamental avanzar en el desarrollo de tecnologías de fabricación y conformado de estructuras de composites termoplásticos funcionales basados principalmente en poliamidas, reforzados con fibra continua y discontinua, para generar nuevos productos de alto valor añadido.

El proyecto está organizado en varios paquetes de trabajo (PT), siendo el PT1 Procesos de fabricación y sensorización de semielaborados de fibra continua en el que se centrarán las actividades del Trabajo Fin de Máster y más concretamente el desarrollo de sensores de temperatura y deformación basados en circuitos impresos a partir de tintas conductoras.

La posibilidad de conocer el estado tensional y el comportamiento de las piezas de forma continua (SHM) permite minimizar recursos en las tareas de mantenimiento y optimizar las etapas de monitorización y control. Además, la integración de sensores en los procesos de transformación permite la monitorización y el control de las variables involucradas permitiendo la automatización y digitalización de los mismos. Por ello son muchos los desarrollos involucrando sensores encaminados a conocer y proporcionar información sobre el estado de las piezas, y es habitual el uso de termopares, sensores de presión y otros dispositivos para control de proceso.

Las técnicas de fabricación, como las tecnologías de impresión para el desarrollo de este tipo de sensores como parte inherente de la estructura, son un campo interesante que está consiguiendo una gran aceptación en el mercado.

Para la fabricación de los composites termoplásticos se llevarán a cabo procesos de calentamiento a altas temperaturas que pueden alcanzar los 280ºC y procesos de moldeo a baja y alta presión. Los parámetros que se consideran críticos son la evolución de temperaturas y presiones en las diferentes etapas del proceso que a su vez van a condicionar el flujo y viscosidad del material y su deformación durante la etapa de consolidación.

Para monitorizar estos parámetros se valorarán tanto técnicas de sensorización comerciales (termopares, transductores) como la integración de los sensores impresos en distintos sustratos en la que se centra este trabajo. Debido a las altas temperaturas de los procesos de fabricación de los composites, la conexión de los sensores debe realizarse de forma inalámbrica, a través de antenas impresas.

Las principales tareas que se llevarán a cabo en el TFM por parte del alumno, en su periodo de prácticas en la empresa Tecnalia, serán:

- Estudio de viabilidad y en su caso diseño de las antenas para la comunicación inalámbrica de los sensores - Estudio de los protocolos de comunicación - Diseño de la electrónica de comunicación y control de los sensores impresos