Jec Composites Show 2006 se celebró en París, del 28 al 30 de marzo

Edición de transición de la feria que se mantiene como foro internacional en el sector de los composites

Igor Arrizabalaga, Ricardo Mezzacasa (Fundación Inasmet, Tecnalia)15/04/2006
Los días 28, 29 y 30 de marzo de 2006 se celebró la feria anual de materiales compuestos (JEC) en París (Puerta de Versalles). La Feria de este año 2006 ha presentado un perfil similar al de años anteriores, si bien la repercusión de la huelga de transporte durante el primer día incidió en una menor afluencia de visitantes a lo largo de ese día. Por lo demás, la tónica general ha sido la de una feria en la que se han encontrado los habituales expositores, productos y procesos, con algunas ligeras novedades que se citarán a lo largo del artículo.
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En este sentido, se han celebrado las habituales actividades en paralelo:

• Conferencias sobre los diferentes sectores industriales principales usuarios de los materiales compuestos

• Presentación de soluciones innovadoras basadas en materiales compuestos a través de los galardones “Innovation Awards”

• Zonas temáticas dedicadas a la presentación de demostradores representativos de aplicaciones de interés en diferentes sectores.

• Presentaciones comerciales

• Demostraciones de diferentes procesos y tecnologías en “vivo y en directo”.

Cifras

La edición JEC Composites Show 2006 ha presentado una afluencia ligeramente menor a la esperada, teniendo en cuenta sobre todo el incremento sostenido observado en años anteriores. Tal y como se ha resaltado anteriormente, muy probablemente en ello ha tenido gran repercusión la huelga de transportes que se declaró durante los días 27 y 28 de marzo en Francia. El número de visitantes cualificados ha sido de 25.500, frente a los 25.600 del año 2005.

La superficie destinada ha sido de 36.500 metros cuadrados (frente a los 35.500 metros cuadrados de 2005), y se han dado cita en ella 900 expositores, cifra igual a la del año 2005.

Por otro lado, se sigue apreciando una creciente presencia de empresas originarias del continente asiático, principalmente China e India.

Actividades paralelas

Forums: Conferencias sectoriales

En la presente edición de 2006, los foros o conferencias se han centrado principalmente en los sectores del transporte (naval, terrestre, aeronáutica y automoción), aunque otros sectores, tales como la construcción y las fibras naturales, han tenido también presencia.

Se incluye, a continuación, un resumen de las conferencias expuestas, así como las conclusiones más relevantes derivadas de las mismas.

Las conferencias sectoriales ofrecidas, han sido las siguientes.

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Forum naval

Las ponencias en este foro fueron las siguientes:

• “Analysis of interlaminar fracture toughness of 3D Woven composite reinforcements in Marine Structures using finite element models”. Ensieta (Fr.)

• “Higher technology laminates and structures are light enough - but are they tough enough?”. VT Halmatic (UK)

• “Influences on the mechanical properties of multi-axial warp Knitted fabrics”. Donghua University, College of Textile (China)

• “Design and Production of a large warship radome using advanced analysis techniques and out of autoclave processing”. Lola Composites (UK); Lola Group (UK)

• “Improvements in the commercial viability of Finite Element Analysis for accurate engineering of marine structures”. High Modulus (UK); Matrix Applied Computing (UK)

• “New breakthroughs in sailing performance for the America's Cup Class?”. Protis Valor- Univ. de la Méditerranée (FR); K Challenge (FR)

Destaca, la incidencia en la importancia de las propiedades y el comportamiento mecánico y estructural de los materiales compuestos y de los componentes en el sector naval. Destaca también, relacionado con lo anterior, el peso relativo en las conferencias de la utilización de técnicas de análisis numérico (Método de los Elementos Finitos) en el estudio de los mecanismos de fallo de los composites y de su comportamiento y fiabilidad mecánica en general. Así, los puntos tratados más relevantes incluyen los siguientes:

• Empleo del Método de los Elementos Finitos en la predicción del fallo del material por delaminación o fractura interlaminar.

• El empleo de técnicas de FEM para la optimización del diseño de componentes.

• Importancia de la rigidez y tenacidad de los laminados y estructuras en el sector naval. Especificaciones de ensayos de impacto de materiales compuestos y resultados comparativos entre diferentes materiales. Destaca como conclusión, el interés de la utilización de estructuras sándwich y de paneles monolíticos ligeros, puesto que su comportamiento a impacto es similar que el de laminados tradicionales y paneles de elevado espesor. Ello ofrece la posibilidad de la reducción de peso sin por ello comprometer el comportamiento a impacto y la tenacidad de los materiales.

• Viabilidad de la fabricación con preimpregnados de baja temperatura (sin necesidad de autoclave) de componentes de buen comportamiento mecánico (comparables a las obtenidas por autoclave) y con un menor coste.

• El empleo de tecnologías de la información (sensorización, redes de comunicación, etc) en conjunción con los composites.

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Forum de transporte terrestre

Las ponencias en este foro fueron las siguientes:

• “An embedding system of tram and subway rail son segmented poliéster supports with continuous concrete foundation”. Ars Creatiae Ltd. (Croatia)

• “Use of renewable materials for SMC bus component”. Faserinstitüt Bremen e.V.-Fibre (DE)

• “Lightweighting for mass transit applications”. Newrail (UK)

• “New self extinguishing PTFE-based fabric combines fire safety with weight savings”. Daikin America (USA)

• “Antigrafitti gelcoats: composites as a solution against vandalism”. Groupe Mäder (FR); GTI Process (FR)

• “SkyBus coach design”. Kineco Gropu (IND)

Se exponen a continuación las principales conclusiones extraídas de estas conferencias:

• Nuevas aplicaciones de las resinas de poliéster que han demostrado su viabilidad técnica en cimentaciones para traviesas y raíles de trazados de ferrocarril.

• Aplicaciones en SMC, basadas en resinas termoestables de origen vegetal, ofreciendo la posibilidad de fabricación de componentes técnicos con ventajas medioambientales.

• En cuanto a la reducción de peso, a modo de ejemplo se ha demostrado que una cabina resuelta en GFRP puede llegar a ser hasta un 25% más ligera que una resuelta en acero.

• Se presentan tejidos de PTFE como una solución interesante desde el punto de vista de coste y comportamiento al fuego, reducción de humos, toxicidad y volátiles.

• Se presentan soluciones de pinturas, gel-coats y films adhesivos anti-grafitti basadas en epoxy, PU y resinas acrílicas como soluciones antivandálicas de interés para el sector.

Forum de aeronáutica

Las ponencias en este foro fueron las siguientes:

• “Opportunities to improve performance and reduce weight of composite structures”. Stanford University (USA); National University of Singapore (sgp); The Boeing Company (USA)

• “Dassaults Systèmes Composites Part Design to manufacturing Solution”. Dassault Systemes (FR)

• “Minimization of design and process risks for CFRP- Innovations by networking in the CFK-Valley Stade”. CFK-Valley Stade E.V. (DE)

• “Development of RTM leading edge”. Eads Casa (SP)

• “Microwave assisted composite processing”. DLR (DE)

• “Future developments and needs of composites for helicopters”. Eurocopter Deutschland GmbH (DE)

También en este sector se aprecia la relativa y creciente importancia del empleo de técnicas de simulación mediante el empleo de herramientas de Elementos Finitos (FEM) para el estudio, predicción y caracterización del comportamiento mecánico de las estructuras y componentes en composite. Por otro lado, se presentan además técnicas incipientes como el curado de composites mediante microondas, y se ofrece una creciente importancia del proceso de RTM.

Como conclusiones principales más relevantes derivadas de estas conferencias, cabe destacar las siguientes:

• La utilización de herramientas de simulación (FEM) para la predicción del comportamiento de las estructuras y su caracterización frente a mecanismos de fallo, principalmente fatiga y rotura catastrófica.

• Se plantea el RTM como una tecnología competitiva (alternativa al autoclave) para nuevos desarrollos en aviones, ofreciendo un alto nivel de integración, así como un competitivo comportamiento estructural para ciertas aplicaciones.

• El curado de composites por microondas asegura unas propiedades finales del material iguales a aquéllas obtenidas por curado tradicional, aún con ciclos sensiblemente más cortos. La tecnología presenta como principales retos o escollos a salvar su implementación a nivel industrial.

• Se ilustra el empleo de composites de manera importante en helicópteros, con el reto principal de aumentar la automatización en la fabricación de dichas estructuras.

Forum de construcción

Las ponencias en este foro fueron las siguientes:

• “Composite analysis under random and cyclic-fatigue loading”. Alpha Star Corporation (USA); The Boeing Company (USA)

• “Basalt fibre reinforcements for composites”. Ahlstrom Glassfibre OY (FIN)

• “High performance GRP pipe solutions for Chemical, oil and gas transport”. Owens Corning (USA)

• “A FRP piping infrastructure”. Amiantit Fiberglass Ind. Ltd. (SAU)

• “Use of composites plates for the rehabilitation of the sewages systems”. Lamti/IUT de Béthune-Civil Engineering Dept. (FR); Structure and Rehabilitation; Sika France (FR)

• “Bridge over the River Boyne-Composite enclosure”. Fiberforce Composites Ltd (UK)

Las principales conclusiones extraídas a partir de las conferencias de este sector son recogidas a continuación.

• Destaca la utilización de composites para aplicaciones en la construcción de puentes y la monitorización de la salud estructural mediante sensores de fibra óptica embebidos en el material.

• Utilización de fibras de basalto como alternativa a las tradicionales de vidrio y carbono, ofreciendo propiedades mecánicas elevadas, así como interesantes propiedades de resistencia química y elevadas temperaturas de trabajo (de hasta 980ºC puntualmente y 700ºC en continuo). Son además compatibles con las resinas comunes, tales como poliéster, viniléster, epoxy, fenólicas, acrílicas, etc.

Forum de fibras naturales

Las ponencias en este foro fueron las siguientes:

• “Global outlooks on natural fibres”. Atoutveille (FR)

• “Production of natural fibers composites: difficulties and solutions”. AFT Plasturgie (FR)

• “Analysis of flax/epoxy unidirectional plies tensile behaviour. Relation between the fibers end plies properties”. Universite De Bretagne Sud (FR); Help-Dehondt Technologies (FR)

• “Dry impregnation process”. Fibroline (FR)

• “Products made of renewable resources: state of the art and future prospects”. Invent GmbH (DE)

• “Prospective design contributing to WPC development”. IDA (FR)

En cuanto a las principales conclusiones resultantes de las conferencias ofrecidas en este foro, caben resaltar las siguientes:

• Se ve necesario aumentar el conocimiento de las fibras naturales, principalmente en los usuarios finales.

• Se prevé un crecimiento de alrededor del 10 por ciento en los composites reforzados con fibras naturales en los próximos 3 años.

• La incompatibilidad de las fibras naturales con muchos de los polímeros sigue siendo una de las principales dificultades que estas fibras presentan, planteándose así como uno de los retos a corto plazo el desarrollo de polímeros que se adapten a dichas fibras.

• La degradación con la temperatura y el contenido en humedad son otros de los principales escollos que se plantean con las fibras naturales. El punto fuerte sigue siendo su biodegradabilidad.

• Productos desarrollados a partir de la utilización de este tipo de fibras incluyen: paneles para acabado interior de ferrocarril aditivados con retardadores de llama, interiores de todo tipo de vehículos, etc.

• Los principales retos de cara al futuro son los siguientes: fabricación de componentes más complejos y de mayor tamaño; desarrollo de compatibilidad entre fibras y polímeros; obtención de aislamiento térmico y acústico; mejora del comportamiento al fuego.

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Forum de automoción

Las ponencias en este foro fueron las siguientes:

• “Enabling design innovation for emerging composite manufacturing processes”. Vistagy, Inc. (USA)

• “Composite space frame technology”. ATR Engineering (IT)

• “Development of low density thermoplastic composites for interior applications with improved structural and acoustical performance”. Owens Corning (USA)

• “Volume production of Class A automotive body panels from CFRP”. Lola Composites (UK)

• “Lead free coloured gel-coats in automotive applications. Büfa Reaktionsharze GmbH & Co. KG (DE)

• “New developments in powder priming of SMC”. General Motors R&D Center (USA)

Se puede señalar, a modo de resumen, que las actuales aplicaciones se encuentran centradas en el desarrollo de componentes para carrocería o para interiores en vehículos de producción de serie larga, mientras que se abordan soluciones de chasis o estructura en CFRP para vehículos de alta gama y competición. En este sentido, se observa la importancia de los procesos de infusión de resina y RTM en las aplicaciones estructurales antes mencionadas Los composites termoplásticos, como constata también su creciente presencia en la feria, encuentran un nicho de aplicación cada vez mayor, destinados al desarrollo de componentes para interiores o elementos de carrocería ocultos.

Los principales aspectos a destacar de las ponencias de este foro son las siguientes:

• Es cada vez mayor el empleo de herramientas de simulación y diseño, principalmente para la simulación de la fabricación, desarrollo de patrones de refuerzo, adaptabilidad de los mismos, etc.

• En series cortas y vehículos de competición se plantean soluciones en composite de chasis. En aplicaciones de series de gran volumen el principal objetivo de mercado se encuentra en aplicaciones interiores, asientos, elementos de carrocería, etc.

• En vehículos de altas prestaciones, las series de producción de estructuras o chasis en composite se encuentran alrededor de las 5000 unidades/año. En este contexto, las tecnologías de fabricación se centran actualmente en el RTM y sus diferentes variantes (VARTM, etc), con un coste adicional frente a estructuras de aluminio de aproximadamente un 2% en el precio de venta del vehículo.

• Se está abordando la fabricación en CFRP de paneles de carrocería, por parte de ciertas empresas especializadas, con un volumen aproximado de 12.000 paneles/año, mediante procesos de infusión en utillajes de CFRP.

Awards. Innovaciones galardonadas

Los desarrollos galardonados esta edición fueron los siguientes:

• Caddy de golf eléctrico, desarrollado por Schappe Techniques, fabricado con preimpregnados de resina termoplástica (TPFL), mediante la técnica de Bladder Inflation Moulding (BIM). El carro presenta motorización eléctrica, es completamente plegable, presenta un bajo peso, un tiempo de ciclo de fabricación corto en comparación con el equivalente en resina termoestable y una mayor reciclabilidad.

Prototipo de Caddy de golf fabricado con preimpregnados de resina termoplástica

• Maleta fabricada por Samsonite Europe N.V., en polipropileno reforzado por termoconformado. Presenta gran ligereza además de una alta resistencia al impacto.

• Aarmfoam Inc. (CANADA). Fabricación de composites y espumas termoconformables, con pieles de ABS y núcleo de polipropileno. Presenta buen comportamiento a impacto, un buen grado de reciclabilidad y ausencia de disolventes y volátiles orgánicos.

• Postes de distribución eléctrica, fabricados por RS Technologies (CANADA), en composite, con buenas prestaciones resistencia/peso, y las consiguientes reducciones en costes de transporte, almacenamiento e instalación.

• Motores eléctricos fabricados por Control Techniques (UK), con chasis fabricado por SMC, presentando una buena relación resistencia/coste.

• Concepto de avión íntegramente en CFRP desarrollado por X, Y, Z Prototypes (FR). Se trata de un avión no tripulado de alta eficiencia de consumo.

• Demostrador de “Flap Track” desarrollado por EADS Defence and Security Systems (DE). Este mecanismo mueve los flaps traseros de las alas durante las operaciones de depegue y aterrizaje. Fabricado en CFC, acero y titanio, mediante la técnica patentada VAP , que no requiere de autoclave, presenta ventajas de reducción de peso, así como reducción de tiempos de fabricación y montaje. Este concepto se encuentra en fase de consideración para el nuevo A350.

• Cilindro interior o “liner”, fabricado en acero y envuelto en una capa de composite termoplástico polipropileno/vidrio inyectada. Supone una reducción en peso de hasta un 50% respecto a los cilindros de acero tradicionales. Fabricado por Amtrol-Alfa Melatomecânica, SA (PT)

• Tubo respirador (snorkel) para submarino, fabricado por Eads Defence and Security Systems (DE). Fabricado en fibra de vidrio y carbono también mediante la tecnología VAP (proceso patentado de infusión de resina sin necesidad de autoclave).

Snorkel, fabricado por infusión en fibra de vidrio y carbono

• Frontal de tren en GFRP, desarrollado por Jupiter Plast A/S (DEN) para el tren Siemens Avanto. Este frontal soporta un esfuerzo de 30 tons inmediatamente debajo del parabrisas y ha sido ensayado exitosamente a “crash” en la Agence d'Essai Ferroviaire de París.
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Frontal de vehículo ferroviario fabricado en GFRP

• Máquina de Filament Winding, basada en la utilización de un robot industrial, controlado a su vez por un software, con uno o más mandriles rotativos. Incluye dos variantes, la más novedosa de las cuales consiste en que el robot maneja la pieza, siendo ésta enrollada frente a un dispositivo estacionario que desenrolla el filamento. Desarrollado por MFTECH (FR).

• Desarrollo por SNECMA Propulsión Solide de “Nozzle” para motores de vehículos de lanzamiento. Peso de solamente 92 Kg para una estructura de 2.5m de longitud y 2.1m de diámetro.

Demostraciones

Paralelamente a la feria y las conferencias sectoriales, fue posible observar además algunas demostraciones realizadas en vivo, en diversos expositores. Destacamos entre otras las siguientes:

• Infusión de resina de aplicaciones de cascos de embarcaciones

• Mecanizado de composites mediante técnicas de corte por chorro de agua

• Fabricación de preformas de fibra de casrbono mediante maquinaria específica

• Moldeo rápido de composites mediante inducción electromagnética

Conclusiones y aspectos remarcables de la feria

Aplicaciones y sectores

Por lo que a aplicaciones y sectores se refiere, lo expuesto en la actual edición se podría resumir en los siguientes puntos:

• El sector aeronáutico sigue siendo el sector de mayor primacía en el uso de materiales compuestos, seguido de aplicaciones para vehículos deportivos y artículos deportivos, sector naval, sector eólico, etc.

Vehículo del equipo Renault de Formula 1 del año 2005

• Las aplicaciones de serie larga siguen limitándose a componentes no estructurales o semiestructurales para automoción, fabricados mediante técnicas de SMC, GMT o LFT.

Materiales

Cabe destacar las siguientes conclusiones en cuanto a las tendencias relativas a materiales:

• Se ha observado, como principal diferencia frente a anteriores ediciones, una gran presencia de desarrollos de composites termoplásticos, principalmente CFRP termoplástico.

• Al igual que en la edición anterior, se observa la presencia de diversas soluciones de productos orientados a mejorar el comportamiento al fuego y a las altas temperaturas. Se trata de diferentes soluciones que incluyen:

• Fibras basálticas

• Gel-coats intumescentes

• Aditivos retardantes

• Resinas de altas temperaturas de trabajo, tales como Bismaleimidas y Poliimidas.

• Velos de protección contra el fuego.

• Otra de las características por la que se puede distinguir la feria de la presente edición es por la presencia de los bio-composites y los refuerzos de fibras naturales. Tanto en las conferencias, como en diferentes stands, su presencia refleja un aumento en su repercusión frente a pasadas ediciones.

• Se constata la presencia de diversas soluciones de materiales con buenas propiedades de tenacidad y resistencia a impacto, en general para aplicaciones de piezas con función de absorbedores de energía.

Se destacan, en este sentido, las combinaciones con cauchos y fibras de aramida.

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El sector aeronáutico sigue siendo el sector de mayor primacía en el uso de materiales compuestos, seguido de aplicaciones para vehículos deportivos y artículos deportivos, sector naval, sector eólico, etc.
Procesos de fabricación

En cuanto a procesos de fabricación, destacan los siguientes aspectos:

• En paralelo a la presencia de composites termoplásticos, se observan procesos de transformación de dichos materiales, tales como compresión, estampación, moldeo con diafragma, moldeo con hinchables, etc.

• Tal y como fue de destacar en la anterior edición, también en la presente se muestran un buen número de desarrollos alrededor del proceso de infusión de resina, por lo que respecta a materias primas (fibras, núcleos, resinas) y utillajes para moldes.

• Destaca, tanto en las conferencias sectoriales como en la feria, la presencia de tecnologías alternativas al autoclave, tanto para su aplicación en el sector aeronáutico como en otros, como el naval.

• Siguiendo con la tendencia marcada en la anterior edición, se constata una importante presencia de empresas fabricantes de preformas, en sus diferentes tecnologías tales como braiding, fiber placement, stitching, etc.

Preforma fabricada mediante técnica de braiding y moldeada por RTM

• También destaca el interés por las tecnologías de curado alternativas por inducción, por microondas, etc.

Finalmente, indicar que la próxima edición de la feria JEC de París, tendrá lugar los días 3,4 y 5 de abril de 2007.

Empresas o entidades relacionadas

Fundación Tecnalia Research & Innovation
JEC Composites Show
Siemens, S.A.
Sika, S.A.U.

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