Estudio técnico-económico de la fabricación de una base de reposacabezas de polipropileno con refuerzos derivados de residuos de café

Abstract

El presente trabajo fin de grado está basado en la fabricación de una base de un reposacabezas mediante un material compuesto de investigación. Como matriz se ha utilizado un polipropileno ISPLEN PR 290 P1M y como fibra de refuerzo, se ha recurrido a una fibra natural reutilizada de la industria. El objetivo de introducir esta fibra natural es crear un material compuesto que por una parte sea mucho más económica que los materiales compuestos por fibras sintéticas. A pesar del aspecto económico, los materiales compuestos con fibras naturales tienen unas propiedades mecánicas y térmicas bastante aceptables. Pero sin duda, el mayor motivo de la utilización de fibras naturales es el aspecto ecológico. En este caso la fibra de refuerzo se ha producido a partir del residuo de café de la industria del café licor típica de Alcoy. Los porcentajes de fibra que se ensayaran serán de 10%, 20%, 30%, 40%. Finalmente se ha seleccionado el material más adecuado para la utilidad real de la pieza. Se ha caracterizado el material térmicamente mediante ensayos de Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), Termogravimetría (TGA) y Análisis Mecánico Diferencial (DMA). Para las características mecánicas se han utilizado los ensayos de tracción, dureza e impacto. Para otras características como la absorción de humedad o la viscosidad se ha recurrido al ensayo del agua y reología respectivamente. También se ha realizado la caracterización microscópica de la zona de rotura de las probetas de los diferentes compuestos del material (SEM). Una vez caracterizado el material se ha diseñado la base del reposacabezas y un boceto del molde de la pieza en el programa SolidWorks que es un software de diseño 3D que permite reproducir la pieza que se requiere. Con este mismo software se ha realizado un análisis de elementos finitos que permite ver la respuesta de la pieza diseñada frente a esfuerzos externos. Por último se ha estudiado, analizado y optimizado el proceso de inyección por el cual se fabrica la pieza. Con el programa informático Moldflow se han analizado los resultados para poder optimizar al máximo el tiempo de procesado. Por último se ha realizado un estudio económico de todo el proceso para concluir con el proyecto.