Mecanizado de plásticos reforzados con fibra de carbono
Machining of Polymer Composites es un libro de referencia/fuente indispensable para los ingenieros de diseño de procesos, herramientas y producción en la fabricación de materiales compuestos, y puede utilizarse como libro de texto para los cursos de posgrado y de grado superior en fabricación e ingeniería mecánica.
Basándose en años de experiencia práctica y utilizando numerosos ejemplos, Jamal Ahmad ofrece al lector un tratamiento científico exhaustivo de la teoría del mecanizado aplicada a los materiales compuestos de polímeros reforzados con fibras (FRP), incluyendo:
“Este libro cubre los fundamentos teóricos y los aspectos prácticos del mecanizado de compuestos poliméricos con calidad e innovación en siete capítulos. … El presente libro puede utilizarse para el curso final de ingeniería de grado … o como asignatura de fabricación de materiales compuestos a nivel de postgrado. … este libro puede servir de referencia útil para académicos, investigadores de fabricación, ingenieros mecánicos, de materiales y de fabricación, profesionales de industrias relacionadas con la fabricación de materiales compuestos”. (J. Paulo Davim, International Journal of Machining and Machinability of Materials, Vol. 6 (3/4), 2009)
Programa de tecnología de fabricación de precisión
Esta tesis aborda un novedoso estudio de elementos finitos en el mecanizado de polímeros reforzados con fibras largas (LFRP). Para ello, se realiza el desarrollo de sofisticadas subrutinas de usuario Fortran VUMAT para insertar un nuevo algoritmo de daño en el modelado del mecanizado de materiales compuestos, que tiene en cuenta la propagación del daño y la fractura de la viruta. Estos algoritmos de daño se basan en la teoría de la mecánica del daño continuo (MDC) vinculada a las técnicas computacionales de fractura para simular la propagación del daño, mientras que la fractura de la viruta se induce utilizando criterios de eliminación de elementos basados en la deformación.
Durante esta investigación se ha investigado la modelización de dos temas principales en el mecanizado de materiales compuestos: los fundamentos del corte de materiales compuestos (daño inducido por el mecanizado y formación de viruta) y la influencia del desgaste de la herramienta en las fuerzas de mecanizado.
Se ha investigado la influencia de las morfologías de la herramienta de corte y del material en el daño inducido por el mecanizado en el material compuesto, utilizando un método novedoso de inserción del fenómeno del spring-back en el análisis numérico. De esta investigación se extraen importantes conclusiones. Por ejemplo, los ángulos de relieve elevados reducen el daño sub-superficial, o la incidencia del desgaste de la herramienta no es crítica en el rango estudiado.
Operaciones de mecanizado convencionales
El mecanizado del polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) es un proceso necesario para conseguir la geometría final y la calidad de la superficie de los componentes utilizados en las industrias aeroespacial y del automóvil. El mecanismo de mecanizado varía con la orientación de la fibra y la geometría de la herramienta debido a su estructura de dos componentes. Desarrollamos nuevos modelos mecánicos analíticos y numéricos, y realizamos investigaciones experimentales para comprender el mecanismo de mecanizado del CFRP, que se utilizan para optimizar el proceso y el diseño de las herramientas.
Esta investigación se centra en el efecto de los parámetros de los procesos híbridos de adición y mecanizado sobre las propiedades mecánicas, la distorsión geométrica y la integridad de la superficie de los componentes fabricados. Se ha desarrollado una máquina propia de deposición directa por láser para realizar la fabricación aditiva de aleaciones metálicas, con capacidades de monitorización de la temperatura y control del proceso.
En el caso de las aleaciones metálicas avanzadas de alta resistencia, como las aleaciones de titanio, las aleaciones de níquel y los vidrios metálicos a granel, la productividad de corte está limitada por la alta temperatura de corte, el rápido desgaste de la herramienta y la mala calidad de la superficie acabada. Estos efectos adversos se atribuyen principalmente a la formación de bandas de cizallamiento y a la interacción única entre la herramienta y la viruta, que implica oscilaciones de tensión y temperatura en las zonas de deformación. Este estudio se centra en el mecanismo fundamental de la localización del cizallamiento y el contacto entre la herramienta y la viruta en el mecanizado de componentes de estos materiales, y en el desarrollo de una tecnología de mecanizado mejorada (por ejemplo, el mecanizado asistido por vibración) para mejorar la vida útil de la herramienta y la calidad de la superficie.
Cómo evitar problemas de alabeo en la fabricación de piezas de plástico
El Grupo de Investigación de Mecánica de los Materiales Avanzados (MOAM) lleva a cabo una investigación multidisciplinar sobre la respuesta de los materiales avanzados de ingeniería y los biomateriales a diversos tipos de cargas externas y condiciones ambientales, utilizando una combinación de técnicas analíticas, numéricas y experimentales.
Nuestro análisis de los procesos de deformación, la evolución de los daños y el inicio y desarrollo de los fallos nos permite predecir las propiedades, el rendimiento, la fiabilidad y la integridad estructural de los materiales modernos y los componentes y estructuras fabricados con ellos.
Entre los materiales con los que trabajamos actualmente se encuentran los compuestos y los nanocompuestos, los polímeros y los adhesivos, los aceros y las aleaciones, los vidrios metálicos, los materiales biológicos y biomédicos, los materiales para la microelectrónica, los materiales deportivos, las cerámicas y los revestimientos cerámicos, las espumas poliméricas y los tejidos sin tejer.
Nuestros estudiantes de doctorado desempeñan un papel fundamental en nuestras amplias actividades de investigación, contribuyendo de forma vital al éxito de la propia investigación. Descubra más sobre nuestras oportunidades de investigación actuales.