Tema 4 - Fabricación mediante preimpregnados

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Materiales Compuestos
TEMA 4
Procesos de 
fabricación con 
preimpregnados y 
autoclave
INDICE
4.1 Introducción
4.2 Tipos de estructuras fabricadas con MtC. Tipos de
integración
4.3 Fabricación de materiales compuestos de matriz
polimérica
4.4 Introducción a la fabricación mediante preimpregnados
4.5 Técnicas de apilado de materiales preimpregnados
4.6 Compactación mediante bolsa de vacío
4.7 Autoclave. Definición y necesidad de uso
4.8 Fabricación mediante autoclave de estructuras monolíticas
4.9 Curado en autoclave de materiales compuestos de
matriz polimérica
4.10 Integración de geometrías complejas
DIAPOSITIVA 1
4.1- Introducción
DIAPOSITIVA 2
¿Qué se espera de la fabricación? 
La fabricación, de forma ideal, aspira a ser:
– Lo más integrada posible, facilitando el montaje y la 
optimización estructural
– Lo más automatizada posible, disminuyendo la 
dispersión de propiedades
– En el menor numero de pasos y tiempo, reduciendo los 
costes directos de la misma
4.1- Introducción
DIAPOSITIVA 3
Diferencias en la fabricación con MtC respecto a los 
materiales metálicos
En esencia, se puede decir que la fabricación con
materiales metálicos consiste en “quitar” el material de
sobra a la preforma de partida, mientras que en
materiales compuestos consiste en “aportar” material
hasta conseguir la estructura buscada.
Aluminum isogrid used in McDonnell-Douglas 
launch vehicle components Stanford’s TRIG structure
4.1- Introducción
DIAPOSITIVA 4
4.1- Introducción
Gran diversidad en los procesos de fabricación con MtC
La tecnología actual permite contar con un gran número materiales y 
procesos para la fabricación de estructuras de material compuesto. 
Todos elles presentan sus particularidades, que los hacen más o 
menos adecuados para un determinado proceso en función de las 
características de la pieza a fabricar, las propiedades mecánicas 
esperadas, el tamaño de la serie, etc. Existe una fuerte interrelación 
entre material/proceso de fabricación/criterios de diseño/coste 
del proceso.
Estructura semi-
monocasco de 
CFRP: 
revestimiento de 
HTP A340-600
Costilla de 
borde de 
ataque de 
timón A340-
600
DIAPOSITIVA 5
4.1- Introducción
Razones para la utilización de los MtC frente a los
materiales metálicos
– Altas características mecánicas 
específicas.
– Diseño a medida asociada a su 
anisotropía
– Buen comportamiento a fatiga. 
– Gran estabilidad dimensional
– Reducción del número de 
componentes / elementos de unión
– Reducción de problemas de 
corrosión. 
– Ahorro en peso.
– Reducción de scrap 
Fuente: http://www-materials.eng.cam.ac.uk
DIAPOSITIVA 6
+Carenados
del Radome
+tapas borde salida
ala y empenaje
1970-1980 1980-1990 1990-2000 2000-2010
+ J-nose
+ Nacelle 
monolítico
+ Perfil de la 
quilla,
+ Mamparo 
Trasero
+ Revestimiento 
monolítico de 
timón de 
profundidad
A340-600/500
A310/300
+ Timones de 
profundidad
+ Cajón 
estabilizador 
vertical
+ Trampas tren 
delantero
A310/200
+ Timón
+ Alerones
+ Aerofrenos
+ Alerones
+ wet HTP 
box
A330-300
A340-300
A320-200
+” dry HTP box”
+ Trampas de 
tren de 
aterrizaje
+ Flaps
A300/B2
+ Costillas ala
+ Mamparo de 
presión
+ Secc.Fus. 19
+ Secc.Fus. 19.1
+ Trampas tren 
monolíticas
+ Sección 21
+ Superficies 
móviles de 
empenaje 
monolíticas
A380
Aplicación histórica de materiales compuestos
4.1- Introducción
DIAPOSITIVA 7
Rear Pressure 
Bulkhead
Outer Flaps
Center Wing Box
GLARE® in Upper 
Fuselage 
Wing Ribs
Section 19
Section 19.1
Floor Beams
for Upper Deck
J-Nose
Horizontal 
Tail Plane
Vertical 
Tail Plane
Estructuras de material compuesto en el A380
4.1- Introducción
DIAPOSITIVA 8
Al-Li Wing Ribs, Gear 
Beams,..
Ti: Landing Gears, Pylons, 
Attachments, Door frames
CFRP Wing Structure
CFRP Fuselage
CFRP
Belly Fairing
CFRP 
Empennage
Desarrollo actual: A350 XWB
Al/Al-Li
20%
Titanium
14%
Steel7%
Misc.
7%
Composite 52%
4.1- Introducción
DIAPOSITIVA 9
Desarrollo actual: A350 XWB
4.1- Introducción
DIAPOSITIVA 10
4.2- Tipos de estructuras 
fabricadas con MtC. Tipos de 
integración
DIAPOSITIVA 11
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
Configuraciones fabricables: estructuras 
monolíticas y sandwich
– Estructuras monolíticas
• Constituidas por laminados sólidos (pieles y 
elementos rigidizadores y de refuerzo, 
conocidas como elementales)
• Estructuras sometidas agrandes solicitaciones
• Aplicación principal en estructuras primarias
( HTP, VTP, fuselaje, ala...)
– Estructuras “sandwich”
• Constituidas por laminados sólidos y núcleos
• Estructuras ligeras con gran rigidez a flexión
• Aplicación principal en estructuras secundarias 
(superficies de mando, hipersustentadoras, 
carenas...)
DIAPOSITIVA 12
Estructuras Monolíticas
Procesos de fabricación posible para obtener componentes con
estructuras monolíticas :
• Proceso en una fase:
− Todas las partes que forman la estructura se obtienen en único
proceso que conforma la pieza final
− En el caso de estructuras de materiales compuestos se trataría
de piezas cocuradas
• Proceso multifase:
− Las diferentes partes se fabrican por separado, encolándose
posteriormente mediante adhesivo.
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
DIAPOSITIVA 13
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
Ejemplo de estructura monolítica: integración
DIAPOSITIVA 14
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
Tipos de procesos: cocurado, coencolado y encolado secundario
COCURADO
COENCOLADO
• Componente 1 curado
• Componente 2 fresco
•Componente 1 fresco
•Componente 2 fresco
• Componente 1 curado
• Componente 2 curado
ENCOLADO
SECUNDARIO
1
2
1
2
Adhesivo
1
2
Adhesivo
Todas las partes que forman 
la estructura se obtienen en 
único proceso que conforma 
la pieza final.
Al menos una de las partes 
se cura por separado, 
encolándose posteriormente 
mediante adhesivo.
Todas las partes se curan 
por separado, encolándose 
posteriormente mediante 
adhesivo.
DIAPOSITIVA 15
4.7- Fabricación mediante autoclave de 
estructuras monolíticas y sandwich
Tipos de procesos: cocurado, coencolado y encolado secundario
COSTES DE 
FABRICACIÓN
CARACTERÍSTICAS 
MECÁNICAS
CARACTERÍSTICAS 
GEOMETRICAS 
COCURADO
ENCOLADO
SECUNDARIO
impacto en
COENCOLADO
DIAPOSITIVA 16
Ejemplo de estructura monolítica
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
DIAPOSITIVA 17
• Estructuras “sandwich”
– Indicadas para estructuras que 
se requieran gran rigidez a 
flexión y ligeras. Muy buenas 
propiedades específicas
–Se utilizan en zonas que no 
requieran grandes solicitaciones 
mecánicas (puertas, trampas, 
superficies de control).
–No requieren almacenajes 
especiales (lugar fresco y limpio y 
colocados en posición horizontal)
–Se consigue una gran reducción 
de tiempo y coste de fabricación.
TOP SKIN
HONEYCOMB
CORE
BOTTOM SKIN
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
DIAPOSITIVA 18
Estructuras sandwich
– Son estructuras que consisten básicamente en dos revestimientos,
inferior y superior, con un núcleo de baja densidad que los separa.
– Existen diferentes tipos de núcleos: Fibra de vidrio, nomex , korex ,
espumas, Etc. Uno de los más utilizados son los de nomex como de
fibra de vidrio, y celdilla de nido de abeja (”honeycomb”).
– Como en el caso de laminados los procesos de fabricación para
obtener componentes con estructura “sandwich” son:
•Proceso en una fase
•Proceso multifase
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
DIAPOSITIVA 19
Estructuras sandwich
• Ventajas
–Soportan altas cargas a compresión y tracción (normales al panel).
–Tienen excelente rigidez y resistencia específica.
–Tienen la mejor relación rigidez/peso
–Tienen buena rigidez a torsión.
–Tienenuna excelente capacidad de aislamiento térmico y acústico.
• Inconvenientes
–Son altamente sensibles a la absorción de agua/humedad y otros 
líquidos.
–Tienen baja resistencia al impacto. Pueden sufrir daños con una baja 
energía de impacto.
–Son sensibles al pandeo.
–Pueden aparecer problemas en las reparaciones remachadas.
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
DIAPOSITIVA 20
Variación de la rigidez y resistencia de las estructuras 
sandwich frente a los laminados.
Características generales de algunos tipos de núcleos.
CONSIDERA-
CIONES 
ALUMINIO FIBRA DE VIDRIO F. NOMEX 
+ 
R. FENOLICA 5052-5056 2024 R. Fenólica Poliéster Poliimida 
Costo Moderado Alto Moderado Moderado Alto Moderado 
T
a
 máx. servicio ~175
o
C ~215
o
C ~175
º
C ~180
o
C ~260
o
C ~175
o
C 
Inflamabilidad E E E E E E 
Resist. impacto B B R R R E 
Resist. humedad B R E E E R/B 
Resist. fatiga B B B B B E 
Transferencia 
calor 
ALTA ALTA BAJA BAJA BAJA BAJA 
 
4.2- Tipos de estructuras fabricadas con 
MtC. Tipos de integración
DIAPOSITIVA 21
4.3- Fabricación de materiales 
compuestos de matriz polimérica
DIAPOSITIVA 22
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
Etapas comunes de los procesos de fabricación de materiales 
compuestos de matriz polimérica
– Todos los procesos de fabricación de elementos de material 
compuesto, y en particular los de matriz polimérica, presentan 
una serie de etapas o subprocesos comunes:
• Preparación del utillaje o molde (define la geometría final del 
elemento) y material auxiliar
• Preparación de refuerzo y resina
• Moldeo de refuerzo y resina
• Preparación para la consolidación
• Consolidación (presión y temperatura)
• Desmoldeo y terminación
DIAPOSITIVA 23
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
Etapas comunes de los procesos de fabricación de materiales 
compuestos de matriz polimérica
P
P
+ =
Preparación del utillaje
Preparación de
refuerzo y resina
Moldeo de
refuerzo y resina
y
preparación para
la consolidación
Consolidación
(P/T)
Desmoldeo y
terminación
DIAPOSITIVA 24
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
Etapas comunes de los procesos de fabricación de materiales 
compuestos de matriz polimérica
– Preparación del utillaje o molde (define la geometría final del elemento) y material 
auxiliar.
• Limpieza de útiles para eliminar restos de resina y mat. auxiliares de ciclos 
anteriores
• Aplicación de una película desmoldeante (barniz o film) para permitir el 
desmoldeo
– Preparación de refuerzo y resina
• Dependerá de la técnica de fabricación empleada. El material deberá quedar 
en condiciones de realizar el apilado sobre el útil de moldeo, lo que puede 
incluir operaciones de: preparación de la resina y el refuerzo (corte de 
patrones), preparación del material preimpregnado (atemperamiento) y corte 
de patrones...
– Moldeo de refuerzo y resina
• Apilado de refuerzo y resina sobre el útil de moldeo: manual o automática
– Preparación para la consolidación
– Consolidación (presión y temperatura)
– Desmoldeo y terminación
DIAPOSITIVA 25
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
Etapas comunes de los procesos de fabricación de materiales 
compuestos de matriz polimérica
– Preparación del utillaje o molde (define la geometría final del elemento) y 
material auxiliar.
– Preparación de refuerzo y resina
– Moldeo de refuerzo y resina
– Preparación para la consolidación
• Dependerá del proceso de fabricación: colocación de material auxiliar, 
colocación de útiles adicionales, pisas, preparación de bolsa de vacío...
– Consolidación (presión y temperatura)
• Dependerá del proceso de fabricación (en termoplásticos puede haberse 
realizado durante el moldeo). Aplicación de temperatura para conseguir la 
consolidación (termoplásticos) o el curado de la reina (termoestables), y 
favorecer la eliminación de volátiles y la extracción de aire mediante vacío 
y presión: prensas de platos calientes, bolsa de vacío + estufa, autoclave 
+ estufa...
– Desmoldeo y terminación
DIAPOSITIVA 26
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
Materiales y procesos más comunes en la fabricación de materiales 
compuestos avanzados 
– Materiales compuestos con matriz termoestable
• Fabricación por método húmedo
• Fabricación con preimpregnados (método seco)
– Moldeo manual de preimpregnados
– Encintado automático de preimpregnados (ATL, FP)
– Devanado de filamentos
– Pultrusión
• Fabricación por infusión de resina
– Materiales compuestos con matriz termoplástica
• Procesos con semi-preg
• Procesos con prepreg
DIAPOSITIVA 27
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
Criterios para la selección de materiales y procesos
– Características mecánicas a obtener
– Tamaño y geometría del elemento a fabricar
– Restricciones de diseño: detalles de geometría, ambientales 
(temperatura, humedad, ataque químico, rayos), tolerancia al daño, 
reparabilidad...
– Experiencia previa de diseño y fabricación
– Tamaño de la serie (y en general factores que afecten al control de 
la producción
– Coste/kg
– Peso
DIAPOSITIVA 28
• Carbono vs otros materiales (vidrio, aramidas,…)
• Resinas Termoestables vs Termoplásticos
• Fibra continua vs fibra corta
• Fibra unidireccional vs tejido
• Fibra seca vs preimpregnado
• Presión de autoclave vs presión mecánica o sólo vacío.
• Procesos manuales vs automáticos
• Procesos de gran integración vs montaje convencional
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
Posibilidades de selección:
DIAPOSITIVA 29
Ejemplo: Selección de termoplásticos vs termoestables
• Las matrices termoestables son actualmente estándar en los 
procesos de fabricación de materiales compuestos avanzados
• Razones a favor del uso de termoplásticos
– No requiere condiciones especiales de almacenaje, vida ilimitada
– No hay cambios químicos en la matriz durante el proceso
– Capacidad de soldadura y reconformado (reparabilidad)
– Resistencia al impacto, tenacidad a fractura, fatiga y tolerancia al daño
– Resistencia al fuego (no inflamables, humos no tóxicos) y a altas temperaturas (hasta 
280º)
– Resistencia a ataque químico
– Baja absorción de humedad
• Razones en contra del uso de termoplásticos
– Falta de experiencia para su uso
– Elevado coste del material
– Elevado coste del proceso (materiales auxiliares, útiles, maquinaria) por la elevada T 
de proceso
– Difícil procesabilidad y calidad del producto final (distribución de la resina, porosidad)
– Difícil fabricación y reparación con adhesivos
Aplicabilidad en estructuras que 
requieran elevada tolerancia al 
daño, inflamabilidad, baja 
emisión de tóxicos...
Bordes de ataque
Superficies 
hipersustentadoras
Carenas e interiores de avión
4.3- Fabricación de materiales compuestos 
de matriz polimérica
DIAPOSITIVA 30
4.4- Introducción a la fabricación 
mediante preimpregnados
DIAPOSITIVA 31
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Materiales compuestos con matriz termoestable
– Generalidades
Se distinguirán tres tipos de proceso por la forma de impregnación del refuerzo 
con la resina:
• Fabricación por método húmedo: las materias primas (resina y refuerzo) 
se presentan separados en el momento inicial de la fabricación de la pieza, 
y la impregnación con la resina húmeda se realiza de manera continua 
(procesos automáticos) o alternativa (apilado manual) durante el proceso 
de fabricación
• Fabricación con preimpregnados: el refuerzo aparece impregnado con la 
resina de fábrica, y la fabricación se limita al apilado de dicho material
• Fabricación por infusión de resina (con preformas secas): las materias 
primas (resina y refuerzo) se presentan separados en el momento inicial de 
la fabricación de la pieza. Se obtiene una preforma completa de refuerzo 
seco que se impregna posteriormentemediante un proceso de infusión de 
la resina (la infusión puede realizarse empleando resina líquida (LRI, 
RTM...) o resina sólida integrada junto con el refuerzo seco durante el 
proceso de apilado (RFI)
DIAPOSITIVA 32
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación por método húmedo o por contacto
– Las materias primas (resina y refuerzo) se presentan separados en 
el momento inicial de la fabricación de la pieza, y la impregnación 
con la resina se realiza de manera continua (procesos automáticos) 
o alternativa (apilado manual) durante el proceso de fabricación
– Permite la fabricación por moldeo manual (hand lay-up) o el empleo 
de procedimientos semiautomáticos o automáticos de producción 
(moldeo por proyección, devanado de filamentos, pultrusión...)
+
DIAPOSITIVA 33
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación por método húmedo o por contacto
– Particularidades del proceso de moldeo:
• Sobre el molde se aplica una capa de barniz desmoldeante
• Se aplica con brocha, rodillo o pistola una capa de resina
• Se aplican capas alternativas de refuerzo y resina
rodillo o 
brocha
desmoldeante
resina
útil
refuerzo
DIAPOSITIVA 34
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación por método húmedo o por contacto
– Fases del proceso de fabricación
• Preparación de utillaje y material auxiliar
• Corte del refuerzo
• Preparación de la resina (mezcla de endurecedor, resina y 
cargas)
• Moldeo de refuerzo e impregnación de resina
• Preparación para el curado
• Ciclo de curado (presión y temperatura)
• Desmoldeo y terminación (recanteado o mecanizado, 
inspección...)
DIAPOSITIVA 35
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación por método húmedo o por contacto
– Fases del proceso de fabricación
PREPARACION PARA EL 
MOLDEO
MOLDEO Y MONTAJE DE 
TELAS Y ADHESIVO
CURADO
DESMOLDEO Y 
TERMINACIÓN
a. CORTE MANUAL DE REFUERZOS 
b. MEZCLA DE RESINAS, 
ENDURECEDORES Y CARGAS
a. APLICACION MANUAL DE RESINA
b. LAYUP MANUAL DE REFUERZOS
• LIMPIEZA Y PREPARACION DE UTILLAJE 
• LIMPIEZA Y PREPARACION DE PIEZAS 
ELEMENTALES A INTEGRAR
• HERRAMIENTAS MANUALES Y 
MAQUINAS NC DE CORTE DE 
REFUERZOS
• PREPARACION DE MATERIALES: 
REFUERZOS, RESINAS, 
ENDURECEDORES, CARGAS
• PREPARACION DE PLANTILLAS DE 
LAYUP FÍSICAS
• PREPARACIÓN DE PLANTILLAS LASER
• INSTALACIONES PARA PREPARACION 
DE BOLSA (VACIO)
• INFRARROJOS
• AUTOCLAVE
• PRENSAS
• ESTUFAS
• UTILES AUTOCALEFACTADOS
APLICACIÓN DE VACIO, PRESION Y 
TEMPERATURA
• Ensayos de polimerización
• HERRAMIENTAS MANUALES
• MAQUINAS NC / ROBOTS
INSPECCION VISUAL / 
NDI
• HERRAMIENTAS MANUALES DE 
INSPECCION VISUAL
a. RECANTEADO / MECANIZADO 
MANUAL
b. RECANTEADO/MECANIZADO 
AUTOMÁTICO (MAQUINAS NC / 
ROBOTS)
DIAPOSITIVA 36
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación por método húmedo o por contacto
– Características generales
• Baja inversión inicial, alto coste de mano de obra
• Técnica versátil, permite trabajar con gran variedad de 
materiales (tejido, matt...) y técnicas (apilado manual, 
proyección...), admite gran variedad de configuraciones de 
útiles y herramientas auxiliares para el corte del material, 
compactación
• Muy difícil controlar la cantidad de resina aplicada y los 
volátiles introducidos
• Calidad baja, volumen de fibra bajo, porosidad remanente 
muy alta, poco repetitivo
• Proceso obsoleto, no empleado en la fabricación en serie 
(fabricación amateur, prototipos, maquetas y utillaje).
DIAPOSITIVA 37
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación con preimpregnados
– El refuerzo se impregna con la resina en origen, de manera que las 
operaciones de fabricación (corte, apilado, conformado...) se realizan con un 
material semielaborado (“prepreg”).
– Ventajas frente al método húmedo:
• Al hacerse en origen, la formulación de la resina es muy precisa y los 
volátiles atrapados en la misma prácticamente inexistentes.
• La proporción de fibra y resina está muy controlada.
• Los parámetros del material son muy repetitivos, lo que permite la 
homogeneización de propiedades en la fabricación en serie.
• Fácil de manipular (corte y apilado), permite trabajar con cinta 
unidireccional (la resina actúa de elemento ligante para las fibras)
• La pegajosidad del preimpregnado (tacking) facilita la automatización del 
proceso de moldeo (ATL, FP, FW, pultrusión...)
• El coste del proceso es menor que el empleo de refuerzo y resina por 
separado
– Inconvenientes
• El empleo de resinas premezcladas obliga a su almacenamiento a bajas 
temperaturas (-18º). El material caduca.
DIAPOSITIVA 38
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación con preimpregnados
– Fases del proceso de fabricación
PREPARACION PARA EL 
MOLDEO
MOLDEO Y MONTAJE DE 
TELAS Y ADHESIVO
CURADO
DESMOLDEO Y 
TERMINACIÓN
a. CORTE MANUAL DE REFUERZOS 
Y ADHESIVO
b. CORTE AUTOMÁTICO DE 
REFUERZOS Y ADHESIVO
a. LAYUP MANUAL
b. LAYUP AUTOMÁTICO (MAQUINAS 
NC / ROBOTS)
• LIMPIEZA Y PREPARACION DE UTILLAJE 
• LIMPIEZA Y PREPARACION DE PIEZAS 
ELEMENTALES A INTEGRAR
• HERRAMIENTAS MANUALES Y 
MAQUINAS NC DE CORTE DE 
PREIMPREGNADOS Y ADHESIVO
• PREPARACION DE MATERIALES 
(PREIMPREGNADO Y ADHESIVO)
• PREPARACION DE PLANTILLAS DE 
LAYUP FÍSICAS
• PREPARACIÓN DE PLANTILLAS LASER
• INSTALACIONES PARA PREPARACION 
DE BOLSA (VACIO)
• INFRARROJOS
• AUTOCLAVE
• PRENSAS
• ESTUFAS
• UTILES AUTOCALEFACTADOS
APLICACIÓN DE VACIO, PRESION Y 
TEMPERATURA
• Ensayos de polimerización
• HERRAMIENTAS MANUALES
• MAQUINAS NC / ROBOTS
INSPECCION VISUAL / 
NDI
• HERRAMIENTAS MANUALES DE 
INSPECCION VISUAL / NDT
• MAQUINAS NC / ROBOTS DE 
INSPECCION VISUAL / NDI
a. RECANTEADO / MECANIZADO 
MANUAL
b. RECANTEADO/MECANIZADO 
AUTOMÁTICO (MAQUINAS NC / 
ROBOTS)
DIAPOSITIVA 39
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
Fabricación con preimpregnados
– Fases del proceso de fabricación
Muy similares a las del proceso de fabricación por método 
húmedo, excepto en el proceso de impregnación y en las 
posibilidades de automatización.
• Preparación de utillaje y material auxiliar
• Preparación y corte del material preimpregnado
• Apilado o moldeo del material preimpregnado
• Preparación para el ciclo de curado
• Ciclo de curado (presión y temperatura)
• Desmoldeo y terminación (recanteado o mecanizado, 
inspección...)
DIAPOSITIVA 40
Procesos de fabricación de preimpregnados
Película de resina
Control del contenido
De resina
Resina de baja viscosidad
+
Disolvente Películas protectoras
SOLVENT COATING HOT MELT
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 41
Almacenamiento del material
El material se almacena en congeladores, manteniendo siempre
una trazabilidad del mismo. El tiempo de almacenamiento suele
ser entre 6 y 12 meses, y el de uso inferior al mes.
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 42
Definiciones de los tiempos característicos de uso de 
preimpregnados:
– Tack life: Es el máximo tiempo que puede permanecer el material a 
temperatura ambiente conservando pegajosidad que provoque 
problemas en el laminado
– Out Life: Es el tiempo máximo que puede permanecer un material 
fuera de la nevera antes de ser curado
– Shelf life: Es el máximo tiempo que se puede almacenar el prepreg de 
forma continua, en un embalaje aislante de la humedad a -18ºC.
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 43
Defectología en cinta prepreg
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 44
• Para evitar la contaminación del material, en todo momento que se 
trabaje con preimpregnados, adhesivos o moldes, será necesario 
estar dentro de una sala limpia.
• Las operaciones de corte, apilado y preparación de la bolsa devacio deberán realizarse dentro de una sala limpia con control de 
humedad y temperatura.
4.4- Introducción a la fabricación mediante 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 45
4.5- Técnicas de apilado de 
materiales preimpregnados
DIAPOSITIVA 46
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
– Moldeo manual
– Encintado automático (ATL y FP)
– Devanado de filamentos
– Pultrusión
DIAPOSITIVA 47
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
Moldeo manual (hand lay-up)
– Procedimiento empleado para la fabricación, generalmente 
con tejido preimpregnado, de piezas de tamaño 
pequeño/mediano y configuraciones de complejidad 
geométrica pequeña a muy alta (costillas pequeñas, herrajes, 
carenas...).
– Características generales
• Inversión moderada, elevado coste de mano de obra (€/kg 
grande).
• Técnica muy versátil, admite gran variedad de configuraciones 
de útiles y herramientas auxiliares para el corte del material, 
posicionamiento de las capas.
• Calidad alta. Volúmenes de fibra altos y porosidad baja 
(dependiendo del procedimiento de curado). Buena repetitividad.
DIAPOSITIVA 48
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
Moldeo manual (hand lay-up)
– Particularidades del proceso
• Si el proceso de fabricación se realiza mediante moldeo manual, habrá 
una operación de preparación del material preimpregnado que 
consistirá en el corte de patrones.
• El corte de patrones, generalmente de tejido, se realizará de acuerdo 
manualmente (plantillas y cuchilla) o mediante corte automático de 
patrones (máquinas de corte textil, programa CN).
• En el caso de corte por CN, el programa parte de un modelo de capas 
(geometría y orientaciones), realizándose una optimización del 
posicionamiento de patrones en el rollo de materia prima (nesting).
DIAPOSITIVA 49
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
Moldeo manual (hand lay-up)
– Moldeo manual: colocación de patrones
• Colocación de patrones con ayuda de plantillas (sólidas, ploteadas
sobre película indeformable –MYLAR- o plantillas láser).
• Cada 3-5 capas se hará una bolsa de compactación (bolsa de vacío a 
T ambiente) para reducir el aire atrapado durante el moldeo
• Leyes de colocación de patrones:
Tejido:
• Tolerancias de posicionamiento: ±0,5 mm, ±5º 
en orientación
• Uniones con solape de 12,5 – 25 mm, con 
decalados mínimos entre capas próximas de 25 
mm. Uniones a tope no permitidas
Cinta:
• Tolerancias de posicionamiento: ±0,5mm, ± 3º 
en orientación
• Uniones a solape no permitidas, uniones a tope 
con gaps máximos de 1mm, con decalados
mínimos entre capas próximas de 25 mm.
DIAPOSITIVA 50
Ejemplos de fabricación mediante apilado manual de telas
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 51
Ejemplos de fabricación mediante apilado manual de telas
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 52
Moldeo manual (hand lay-up)
– Utillaje y piezas típica fabricada mediante moldeo 
manual.
Aleta dorsal HTP del A380
Costilla de borde de ataque y herraje
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 53
ATL (Automatic Tape Lay-up)
– Procedimiento empleado para la fabricación, con cinta preimpregnada, de 
piezas de gran tamaño de pequeña curvatura, grandes espesores y 
apilados complejos (revestimientos de estabilizadores, alas...).
– Características generales
• Inversión muy alta, bajo coste de mano de obra (€/kg muy pequeño).
• Técnica limitada a configuraciones de pequeña curvatura.
• Calidad y repetitividad alta. Volumen de fibra alto y porosidad baja 
(bolsa de vacío/autoclave).
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 54
ATL (Automatic Tape Lay-up)
– Particularidades del proceso
• El apilado o moldeo se realiza mediante un cabezal dotado de un 
rodillo de cinta preimpregnada que va depositando tiras de ésta sobre 
un útil. El cabezal se haya montado en una máquina de control 
numérico con múltiples ejes.
carrete de cinta 
preimpregnada
cuchilla de 
corte de cinta
calentador 
de cinta
zapata 
segmentada
papel 
protector
carrete de 
recogida de papel
rodillo de 
compactación
útil
patín 
guía
cinta
laminado
carrete de cinta 
preimpregnada
cuchilla de 
corte de cinta
calentador 
de cinta
zapata 
segmentada
papel 
protector
carrete de 
recogida de papel
rodillo de 
compactación
útil
patín 
guía
cinta
laminado
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 55
ATL (Automatic Tape Lay-up)
– Particularidades del proceso
Apilado automático de cinta preimpregnada sobre mesa de encintado o útil 
mediante máquina automática (ATL o FP).
• Encintado a partir de un modelo de capas (geometría y orientaciones), 
realizándose modelo y programa de CN de encintado de capas.
• Tolerancias de apilado:
– Tolerancias de posicionamiento: ±1,25mm, ± 3º en orientación
– Uniones a solape no permitidas, uniones a tope con gaps máximos de 2,5 
mm, con decalados mínimos entre capas próximas de 25 mm.
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 56
Ejemplos ATL
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 57
Revestimiento del HTP del A340
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 58
ATL (Automatic Tape Lay-up)
– Particularidades del proceso
• Bolsa de vacío de elemento fabricado mediante 
ATL.
Bolsa de HTP del A380
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 59
FP (Fiber Placement)
– Procedimiento empleado para la fabricación, con cinta preimpregnada, de 
piezas de gran tamaño de gran curvatura, grandes espesores y apilados 
complejos (revestimientos de fuselaje, grandes carenas...).
– Características generales
• Inversión muy alta, coste de mano de obra moderado (€/kg medio).
• Capacidad de apilado automático de laminados de gran curvatura, útiles 
cilíndricos o de geometría complejas.
• Calidad y repetitividad alta. Volumen de fibra altos y porosidad baja (bolsa de 
vacío/autoclave).
• Muy alto aprovechamiento del material (no scrap)
• No require compactación
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 60
FP (Fiber Placement)
– Particularidades del proceso
• El apilado o moldeo se realiza mediante un cabezal dotado de 
múltiples rodillos con mechas preimpregnada que va depositando tiras 
de manera independiente sobre el útil. El cabezal se haya montado en 
una máquina de control numérico con múltiples ejes.
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 61
Limitaciones debidas al cabezal en el diseño con FP
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 62
Esquema de maquina de 7 ejes
Salida de haz de filamentos 
con tensión controlada
Colimador de la banda
Cortadores del haz de 
filamentos y mecanismo 
de embridado
Rodillo de 
compactación
Superficie de la pieza
Dirección de desplazamiento del cabezal
Calor controlado
Banda de fibra 
colimada
Rodillos de reinicio 
del haz
Cabezal de colocación 
de la fibra
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 63
Ejemplos FP
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 64
Ejemplo: A380 Sección 19
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 65
Comparación de procesos de moldeo manual, ATL y FP
LAY-UP CARACTERÍSTICAS PROS CONTRAS
MANUAL
 Uso de prepreg y curado 
en autoclave
 Amacenamiento de 
materiales 
prepreimpregnados (-
18ºC)
 Tack (pegajosidad) e 
impregnación del 
materiales clave para el 
proceso,especialmente
ATL Y FP
 Fabricación de 
estructuras primarias y 
secundarias
 Buena optimización del 
volumen de fibra de las 
partes fabricadas
 Fabricación de 
estructuras simples y 
complejas
 Inversiones moderadas
 Coste laboral alto
 Bajo 
aprovechamiento de 
material (SCRAP)
 Costes laboralesmenores que en el lay-
up manual
 Mejor aprovechamiento 
del material.
 Partes planas o con 
poca curvatura
 Inversión altas
 Material caro
 Requerimientos 
dimensionales del 
material muy 
estrechos (anchura)
ATL
 Mejor aprovechamiento 
de material que en ATL
 Costes laborales 
similares al ATL
 No se necesita 
compactación del 
prepreg.
 Inversiones muy 
altas
 Material muy caro
 Requerimientos 
dimensionales del 
material muy 
estrechos
FP
 Partes con geometría 
compleja y con mucha 
curvatura
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 66
Devanado de filamentos (Filament winding)
– Procedimiento empleado para la fabricación de piezas de geometría de 
revolución con mechas individuales continuas (preimpregnadas o 
impregnadas en un baño previo al devanado) depositadas por un cabezal 
robotizado (6 ejes) sobre un molde giratorio.
– La deposición y compactación del material se realiza exclusivamente por 
la tensión obtenida por la rotación del molde: las mechas deben seguir 
entonces trayectorias geodésicas.
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 67
Devanado de filamentos (Filament winding)
– Características generales
• Inversión alta, coste de mano de obra bajo bajo (€/kg bajo).
• Alto coste de los mandriles
• Capacidad de apilado automático limitada a piezas de revolución 
(fuselajes de misiles, depósitos, torres de aerogeneradores)
• Útiles carros, que pueden formar parte de la pieza final (estanqueidad)
• Calidad media. Porosidad baja (bolsa de vacío/autoclave). Volúmen de 
fibra y calidad superficial condicionada por la colocación de las mechas.
• Requiere el uso de resinas de baja viscosidad 
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 68
Ejemplos de Filament Winding
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 69
Pultrusión
– Procedimiento empleado para la fabricación de piezas lineales de 
sección constante a partir de mechas y/o cintas continuas 
(preimpregnadas o impregnadas en un baño previo al devanado) 
conformadas y compactadas de forma progresiva mediante un 
puente de rodillos o similar y curadas y cortadas de manera 
continua
Dispensación
1
Carretes
Dirección de fabricación
Preforma
2
Compactacion
3
Postcurado
4
Alimentador
5
Corte
6
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 70
Esquema de proceso de pultrusión
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 71
Pultrusión
– Características generales
• Inversión alta, coste de mano de obra bajo bajo (€/kg bajo).
• Capacidad de apilado automático limitada a piezas lineales 
continuas de sección constante (barras, tubos, larguerillos, 
rigidizadores...)
• Utillaje caro (puentes de conformado y moldes)
• Calidad y repetitividad alta. Volumen de fibra alto y porosidad 
baja.
• Resina específicas que requieren poco tiempo en el proceso de 
curado para eliminación de volátiles y consolidación 
• Mala optimización estructural, al no poder modificar el espesor
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 72
Ejemplo de pultrusión
Máquina de pultrusión
para fabricación de 
rigidizadores o 
larguerillos (JAMCO)
4.5- Técnicas de apilado de materiales 
preimpregnados
DIAPOSITIVA 73
4.6- Compactación mediante bolsa 
de vacío
DIAPOSITIVA 74
Para obtener componentes estructurales de gran calidad se 
necesitan laminados con un elevado volumen de fibra y baja 
porosidad (aire atrapado y volátiles). Existen diversas 
formas de conseguir esa consolidación:
– Mediante presión mecánica, empleando una prensa de
platos calientes o similar: P, T, ¿v?
– Mediante bolsa de vacío:
• Sin autoclave: en estufa o útiles calefactados, aplicando 
únicamente vacío mediante la bolsa (P -solo atm-, T, v) 
o bolsas de presión (P T, v)
• Mediante autoclave y bolsa de vacío: P, T, v
4.6- Compactación mediante bolsa de vacío
DIAPOSITIVA 75
Problemas al compactar mediante presión mecánica de útiles 
rígidos (prensa de platos calientes)
– Para piezas de grandes dimensiones el uso de prensas es 
inviable por la complejidad y costes asociados
– Para laminados con cambios de espesor, pequeños desajustes 
entre el laminado y el útil provocan excesos o defectos locales de 
presión, y por tanto problemas de espesor y flujos de resina
– No hay extracción de volátiles, que quedan atrapados en el 
laminado.
4.6- Compactación mediante bolsa de vacío
DIAPOSITIVA 76
4.6- Compactación mediante bolsa de vacío
Bolsa de vacío. La colocación de una bolsa sellada contra el molde que 
da forma a la pieza y la extracción del aire de su interior hace que la 
atmósfera ejerza una presión hidrostática sobre el laminado, permitiendo:
• Aplicar presión uniforme durante el curado
• Permitir la extracción simultanea de gases
PELICULA DE VACIO
AIREADOR
TEJIDO 
SANGRADOR
DESMOLDEANTE
FILM SEPARADOR…..
RETENEDOR
PASTA DE VACÍO
DIAPOSITIVA 77
Pelicula de nylon
Aireador
Tejido sangrador
Film separador
Tejido pelable
Laminado
Tejido pelable
Desmoldeante
Útil
Film separador
Retenedor
Pasta de vacío
Toma de vacío
4.6- Compactación mediante bolsa de vacío
Bolsa de vacío
DIAPOSITIVA 78
Elementos de la bolsa de vacío (materiales auxiliares)
• Películas de vacío: Suelen ser películas de nylon que se colocan, sobre apilado en el 
útil, como envolventes de las bolsas de vacío
• Pasta de vacío: Es una cinta, de unos 15 mm de ancho, utilizada en el sellado de la 
bolsa de vacío.
• Retenedores: Evitan el flujo excesivo de resina del elemento por su contorno, durante 
el ciclo de curado.
• Películas separadoras: Sirven para “separar” los materiales preimpregnados del 
resto de materiales que forman la bolsa de vacío, también pueden emplearse, en 
algunos casos, como desmoldeantes.
• Tejidos aireadores: Facilitan la extracción del aire ocluido durante el proceso de 
apilado, y los volátiles producidos durante el curado. suelen situarse entre la pieza y el 
material de la bolsa. No estarán en contacto con el preimpregnado
• Tejidos sangradores: Permiten la eliminación del exceso de resina de los materiales 
preimpregnados en los procesos, que así se requiera, optimizando el porcentaje 
fibra/resina de la pieza final.
• Tejidos pelables: Se utilizan como protección superficial en aquellas piezas que 
pueden ser objeto de contaminación, o que lleven un proceso posterior de encolado o 
pintura normalmente con un tratamiento posterior de lijado
4.6- Compactación mediante bolsa de vacío
DIAPOSITIVA 79
• Las ventajas de este método de fabricación son:
– Presión uniforme, asociada a ratios uniformes de fibra/resina y buenas tolerancias
– Aplicación de vacío durante el curado, resultando en bajos niveles de porosidad
– Se pueden procesar todo tipo de materiales
– Aplicable a todo tipo de geometrías, desde laminados planos a formas complejas
– Permiten adaptarse a laminados de espesor variable
– Se pueden emplear para el curado de la pieza o solo para su compactación
• Consideraciones a tener en cuenta:
– El proceso de preparación de la bolsa es caro y requiere personal cualificado.
– Un fallo de la bolsa durante el ciclo puede acabar en la pérdida de la pieza
– El tamaño de la pieza está limitado por el tamaño del autoclave.
• Posible defectos que resultan de una incorrecta bolsa:
– Arrugas
– Puenteos
– Sobresangrado o sangrado insuficiente
– Alto contenido de poros
– Dimensiones fuera de tolerancias
4.6- Compactación mediante bolsa de vacío
DIAPOSITIVA 80
Ejemplo de bolsa de vacío
4.6- Compactación mediante bolsa de vacío
DIAPOSITIVA 81
4.7- Autoclave. Definición y 
necesidad de uso
DIAPOSITIVA 82
4.7- Autoclave. Definición y necesidad de uso
Características de un laminado bien fabricado:
– Correcta orientación de las capas (lay-up)
– Correcta relación fibra resina (uso de prepreg, viscosidad y flujo deresina 
adecuados, uso de sangradores, presión hidrostática y vacío adecuados)
– Correcta compactación (presión hidrostática y vacío adecuados, viscosidad 
y flujo de resina también adecuados)
– Correcto espesor (uso de prepreg, vacío y presión hidrostática adecuados, 
viscosidad y flujo de resina también adecuados)
– Baja porosidad (conservación y atemperamiento correctos, compactaciones 
previas, vacío y presión hidrostática adecuados, punto de aplicación de 
vacío y presión acertados, estrategia de extracción de volátiles correcta)
– Grado de curado (ciclo de temperatura/tiempo adecuado)
• Criterios para la elección del ciclo de curado
1. Viscosidad de la resina
2. Tg deseada en el laminado curado
Temperatura y tiempo
Presión, vacío, 
temperatura y tiempo
DIAPOSITIVA 83
Autoclave: vasija cerrada que proporciona en un espacio 
limitado condiciones controladas de presión y temperatura.
– La presión se consigue inyectando un fluido mediante una compresor 
(típicamente aire o nitrógeno).
– El aporte de temperatura se realiza generalmente mediante resistencias 
eléctricas, de forma similar a una estufa u horno. La temperatura se 
homogeneiza mediante flujo forzado de aire en condiciones turbulentas. La 
transmisión de calor a la pieza se produce fundamentalmente por convección.
4.7- Autoclave. Definición y necesidad de uso
DIAPOSITIVA 84
4.7- Autoclave. Definición y necesidad de uso
DIAPOSITIVA 85
Fabricación mediante autoclave:
– Procedimiento empleado en combinación con la bolsa de vacío 
para incrementar la presión aplicada sobre el laminado. Se 
pueden obtener piezas de gran calidad, de cualquier tamaño, 
espesor y geometría.
Principales razones para el uso de un autoclave son:
– Permite aplicar ciclos térmicos de forma uniforme y controlada
– Permite aplicar altas presiones hidrostáticas en piezas de 
geometría compleja y espesores variables empleando moldes 
relativamente ligeros.
– En combinación con la bolsa de vacío, facilita la extracción de 
volátiles permitiendo la obtención de : piezas de alta calidad
– Compatible con la contracción de la resina durante el curado 
(shrinkage): geometría y espesor variables 
– Capacidad para mantener temperatura uniforme y controlada
4.7- Autoclave. Definición y necesidad de uso
DIAPOSITIVA 86
Se fabrican de acuerdo al código ASME, AD-Merkbläter
Componentes típicas del sistema autoclave
– Sistema de calentamiento.
– Sistema de presión.
– Sistema de refrigeración.
– Sistema de vacío.
– Sistema de circulación de aire en el interior del Autoclave.
– Sistema de manipulación de la puerta.
– Sistema de carga.
– Sistema de control.
– Cuadros de fuerza y de control.
– Instalaciones auxiliares
4.7- Autoclave. Definición y necesidad de uso
DIAPOSITIVA 87
Esquema de control de un autoclave
4.7- Autoclave. Definición y necesidad de uso
DIAPOSITIVA 88
• Es necesario optimizar el espacio en al 
autoclave para la amortización del ciclo, sin 
afectar negativamente al flujo de aire dentro 
del mismo. 
4.7- Autoclave. Definición y necesidad de uso
DIAPOSITIVA 89
Características del moldeo mediante autoclave
• Ventajas
– Capacidad de fabricar geometrías complejas
– Baja porosidad
– Alto porcentaje de fibra
– Curado controlado
– Posibilidad tanto de fabricar con tejido, cinta 
unidireccional y núcleos
• Desventajas
– Procesos lentos
– Gran inversión de capital
– Mano de obra cualificada y numerosa
4.8 Autoclave. Definición y 
necesidad de uso
Características de la fabricación mediante autoclave
• Tolerancias
– Tolerancia general: 0.5-1.0 mm
– Tolerancia en espesor: 0.1-0.5 mm
• Parámetros de un proceso “tipo”
– Volumen de fibra: 35-70%
– Presión: 10 bar
– Temperatura:180 ºC
• Factores de coste
– Coste de producción: Elevado
– Coste de material: Elevado
– Coste de utillaje: Moderado
– Coste de equipamiento: Elevado
4.8 Autoclave. Definición y 
necesidad de uso
4.9 Ciclo de curado en 
autoclave de material 
polimérico
DIAPOSITIVA 92
Recordatorio de CM: Curado de resinas 
termoestables
• Las resinas termoestables (poliéster, epoxi, 
fenólicas, bismaleimidas) forman una red 
covalente tridimensional
– No funden
– No se pueden reconformar 
– No solubles
– Amorfas
– Rígidas, frágiles
– Resistentes a la fluencia
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Resinas epoxy: formación
– Reacción química exotérmica por la que se 
forman enlaces primarios de alta resistencia
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Formación de la red
a) Prepolímero y agente de curado ( = 0)
b) Aumento del Peso Molecular en el curado
c) Gelificación
d) Curado completo ( = 1)
0
0
)(
t
tt
i
H
HH
i



4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Gelificación
– Llegados a ese punto, la resina no fluye: gran 
aumento de la viscosidad (Peso Molecular 
infinito).
– El tiempo gel variará exponencialmente con la
temperatura de curado isotermo.
– Es un ensayo de caracterización del material por
medio de técnicas empíricas o DMTA.
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Diagrama TTT
0
d/dt = 0
d/dt  0, d/dt = 0
d/dt  0, d/dt = 0
Pérdida de 
propiedades
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Viscosidad: resistencia a “fluir” (oposición de 
un fluido a deformarse bajo esfuerzos 
tangenciales). Se mide en [Pa·s] o Poises (1 
Poise = 0.1 Pa·s)
• Para su determinación experimental, se mide 
el par al girar un disco con la muestra entre 
dos platos
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
Fluido Viscosidad 
[Poise]
Miel 20-100
Sirope de 
chocolate
100-250
ketchup 500-1000
RESINA EPOXI 8552
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Durante el proceso de curado, las variables 
internas del proceso (Tg, , , 
porosidad,…) se van a poder controlar 
UNICAMENTE mediante dos variables 
externas: La Presión y la Temperatura
• La realización de un proceso implica la 
determinación de estas variables en cada 
instante del mismo, en función del resto del 
diseño.
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
Curado:
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Ciclo de curado
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
Problemas del proceso de fabricación
– Proceso basado en la experiencia, la prueba y el 
error y la sensibilidad.
– Calidad del producto final: porosidad, gradientes 
de resina, microgrietas…
– Complejidad del proceso de curado debido a la 
cantidad de factores implicados en él.
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• La mala transmisión térmica de los materiales
compuestos pueden provocar un
sobrecurado, o incluso la degradación del
material en laminados de gran espesor.
• Se pueden minimizar estos efectos con
rampas de calentamiento más lentas.
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
Las velocidad de la rampa de calentamiento estará
acotada:
• Superiormente: si la temperatura no es homogénea
en el espesor del laminado
• Inferiormente: si no se alcanza el mínimo de
viscosidad para eliminar de forma satisfactoria los
volátiles
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
Para minimizar porosidad se pueden realizar 
acciones antes y durante el curado:
• Antes del curado:
– Volátiles en preimpregnado.
– Agua: atemperar, HR controlada.
– Aire atrapado: compactaciones y apilado 
automático.
• Durante el curado:
– Uso del vacío
– Presión del autoclave
– Sangrado de la resina
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Consideraciones a la hora de seleccionar un ciclo para un material 
específico
– Temperatura interior del material no debe superar un valor máximo 
preestablecido (degradación)
– Al final del curado el laminado debe de presentar una distribución 
uniforme de resina y un porcentaje preestablecido
– El curado debe ser completoy uniforme
– El contenido en poros debe ser el mas bajo posible
– El ciclo debe ser lo mas corto posible
– La presión de curado debe de aplicarse antes de que la viscosidad de 
la resina en contacto con el sangrador sea suficientemente baja como 
para fluir
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
Presión
– El papel de la presión en el ciclo de curado es conseguir una
buena distribución de la resina en la pieza y una buena
compactación entre las distintas capas de material que componen
el elemento a fabricar. La presión aplicada puede variar entre 1 –
10 bares, dependiendo del tipo de estructura a fabricar.
– Las presiones utilizadas en la fabricación por autoclave de
estructuras monolíticas suelen ser de 7 bares, mientras que en
estructuras “sandwich” será generalmente de 3,2 bares,
dependiendo del tipo de núcleo.
– Es especialmente importante el punto de aplicación de la
presión, en función de las caracteríticas quimico-reologicas de la
resina (viscosidad y gelificación). Una aplicación de presión,
cuando la resina ya ha endurecido (gelificado), o por el contrario
cuando la resina esta muy fluida. Produciría piezas con porosidad y
huecos o falta de resina.
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
• Control de procesos
– Fabricar piezas con alta 
calidad
– Evitar reacciones 
exotérmicas
– Acortar los ciclos de curado
– Consignar los problemas 
específicos de cada 
conjunto
• Aproximaciones al proceso:
– empíricas y ensayos 
– activas o control de proceso 
a tiempo real
– pasivas (“off-line process
control”) ,modelos 
matemáticos
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
DIAPOSITIVA 110
Proceso típico de consolidación en autoclave de un 
termoplástico
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
DIAPOSITIVA 111
Porosidad en un laminado en autoclave en función de 
la presión
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
DIAPOSITIVA 112
112
VARIABLES
MANEJABLES
VARIABLES
CONTROLABLES
INTERACIONES
TEMPERATURA
RESINA
TEMPERATURA
AUTOCLAVE
VELOCIDAD DE
REACCION
GENERACION DE
CALOR
VISCOSIDAD
GRADO DE
CURADO
FLUJO DE
RESINA
ESPESOR DEL
LAMINADO
HUECOS
PRESION
AUTOCLAVE
PRESION
RESINA
Variables implicadas en el control de parámetros 
del autoclave
4.8 Ciclo de curado en autoclave de 
material polimérico
4.9 Integración de 
geometrías complejas
DIAPOSITIVA 113
• Las geometrías tridimensionales (refuerzos) 
se han de conformar previamente y luego 
incorporarlas antes del proceso de curado
4.9 Integración de geometrías 
complejas
Preformas necesarias para un larguerillo en “J”
DIAPOSITIVA 115
4.9 Integración de geometrías 
complejas
4.9 Integración de geometrías 
complejas
• Detalle de fabricación de larguerillos en “T” 
fabricados mediante útiles rígidos
PRECURED SKIN
TOOL
FRESH STRINGERS
VACUUM BAG
ADHESIVE LAYER
4.9 Integración de geometrías 
complejas
Sistema modular sin y con aplicación de la 
presión del autoclave
DIAPOSITIVA 118
Área con escasa compactación
4.9 Integración de geometrías 
complejas
Fabricación mediante útiles cerrados hinchables
DIAPOSITIVA 119
4.9 Integración de geometrías 
complejas
Fabricación mediante útiles flexibles abiertos
DIAPOSITIVA 120
4.9 Integración de geometrías 
complejas