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Jornada Técnica de la PTFE:
INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN MATERIALES
CON APLICACIÓN EN EL ÁMBITO FERROVIARIO Madrid, 26 de febrero de 2015
Ref. PTR-2014-0351
Financiado por:
Nuevos materiales para aligeramiento de
estructuras funcionales.
Dr. Miguel Seco
Director de proyectos. TECNALIA
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Proyecto ESTAVRIL
Participantes
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Desarrollo de
estructuras de
nueva generación
para trenes de alta
velocidad
Financiado por ls SPRI a través del programa Etorgai
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
“Drivers” y retos en el ferrocarril Una de las ventajas de los componentes
de fibra de carbono es la posibilidad de
darles forma y ajustarlos a las
especificaciones personalizadas– con
formas, curvas o dobles curvaturas –
durante el proceso de fabricación. “Esto
significa que nuestros ingenieros
desarrollan componentes con las
propiedades más adecuadas –resistencia
mecánica- exactamente donde hace
falta”. One of the advantages that carbon-fibre components
have is the ability to shape and tailor them to precise
specifications – with bends, curves and even double
curves – during the manufacturing process. “This
means our engineers get components with the right
physical properties: the proper strength exactly where
it’s needed.”
Chantal Fualdes Airbus and EADS Executive Expert Composite
Fuente: http://www.a350xwb.com
“
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Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Libertad de diseño • Estética
• Aerodinámica
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
“Drivers” y retos en el ferrocarril
©© Martin Eckert/Flickr
Aligeramiento • Ratio carga útil/peso máximo
• Consumo y eficiencia
• Carga máxima por eje (17tn)
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Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
“Drivers” y retos en el ferrocarril
Airbus A350 xwb
©© Martin Eckert/Flickr
5 TRANSFERENCIA DESDE EL SECTOR AERONÁUTICO
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
“Drivers” y retos en el ferrocarril
Fuente: bmw.com
BMW i3 Life drive
©© Martin Eckert/Flickr
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Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
“Drivers” y retos en el ferrocarril
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• Experiencia acumulada
• Soluciones estructurales constructivas
• Tamaño de los componentes
• Uniones y uniones hibridas
• Impacto y tolerancia al daño
TRANSFERENCIA DESDE EL SECTOR AERONÁUTICO
©© Martin Eckert/Flickr
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
“Drivers” y retos en el ferrocarril
• Costes (vía líquida vs prepreg)
• Procesos (RTM, OoA)
• Tiempos de ciclo
• Termoplásticos
TRANSFERENCIA DESDE EL SECTOR AUTO
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Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Estado del arte
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Interiores. (Metro Shangai)
Testeros. (Innocab)
Testero con función estructural y de crash
(GALEA. Voith)
Bogie con suspensión primaria en carbono
(Kawasaki)
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Estado del arte. Korean tilting train express (Hanvit 200)
Se ha desarrollado un coche en material
hibrido composite con una longitud 23m.
Hemos conseguido aproximadamente un
40% de reducción de peso sustituyendo
el aluminio por una estructura sándwich.
Además, el proceso de fabricación se ha
reducido en torno al 50% al fabricarse
todo el coche como una única pieza”. A hybrid composite train carbody with length of 23m was
developed. (..) We have achieved approximately 40% weight
saving by application of the sandwich composite structure
instead of aluminum. In addition, the manufacturing process of
50% was reduced by manufacturing the bodyshell as a one
body.
DR. JUNG-SEOK KIM SENIOR RESEARCHER
ADVANCED MATERIAL TILTING TRAIN SYSTEM RESEARCH CENTER KOREA RAILROAD RESEARCH INSTITUTE
JEC Magazine #40
“
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Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Estado del arte. Korean tilting train express (Hanvit 200
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Prepreg curado en autoclave* • Paredes y el techo sándwich
carbono-nido de abeja • Bastidor de acero
inoxidable
Fuentes: J.S. Kim et al, ' Manufacturing and structural safety evaluation of a composite train car body' Composite structures, volume 78, Issue 4, June 2007
Duddnjs980509 (en devianart)
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
www.dlr.de
Railway Technology Review Special NGT – Next generation Train, ISBN 978-3-7771-0435-5
Eurailmag business and technology, issue 25, p10-13. (www.eurailmag.com)
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Estado del arte. Next Generation train (DLR)
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Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Estado del arte. Next Generation train (DLR)
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• Infusión. Sección central en sándwich composite
• Extremos en celosía metálica soportar las cargas estructurales en los apoyos.
Fuentes: www.dlr.com
Innotrans 2012
Financiado por:
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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Estado del arte. Schindler waggon
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Schindler waggon
Fuente: Robinson, M., and J. Carruthers. "Composites make tracks in railway engineering." Reinforced Plastics 39.11 (1995): 20-22.
Financiado por:
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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Estado del arte. Schindler waggon
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Filament winding:
• Automatización.
• Características y calidad estables.
• Posibilidad de integrar funciones en la estructura.
Financiado por:
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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Desarrollo normativo, homologación
Proyecto REFRESCO (FP 7)
• Materiales y puntos abiertos en normativa
• Fuego y humo, ruido y vibraciones, EMC
• Resistencia estructural y análisis de fatiga
• Impacto
• Procesos de unión, procesos de fabricación
• Prognosis e inspección
• Reparabilidad y mantenibilidad
SOCIOS DE REFRESCO: TECNALIA, UNIFE, ALSTOM, ANSALDOBREDA, ASTRIUM,
BOMBARDIER, TRANSPORTATION, CAF, DLR, Dupont, LLOYD'S REGISTGER RAIL, SIEMENS, SNCF,
TALGO,,TWI, UIC, U. NEWCASTLE, U.DE TECHNOLOGIE DE COMPIEGNE, VOSSLOH
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Cálculo, diseño
Proceso de fabricación
Materiales
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Desarrollo de herramientas y metodología para análisis (Isotropía)
Análisis avanzados:
-Fatiga, envejecimiento
-Tolerancia el daño
-Energía de impacto
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Procesos de vía líquida +
automatización preformas
Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes
TECNACOMP. Célula automatizada de fabricación de preformas 3D de fibra seca.
http://youtu.be/mQL6i6EJidI
Caprocast http://youtu.be/2085vDoiyO8
Tiempos de ciclo
Polimerización in situ
de caprolactama
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Procesos de vía líquida +
automatización preformas
Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes
TECNACOMP. Célula automatizada de fabricación de preformas 3D de fibra seca.
http://youtu.be/mQL6i6EJidI
Caprocast http://youtu.be/2085vDoiyO8
Tiempos de ciclo
Polimerización in situ
de caprolactama
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Comportamiento frente a
impacto, tolerancia al daño,
tenacidad.
Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes
• Materiales
termoplásticos en
matriz, fibras, velos
• Refuerzos en Z.
Financiado por:
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Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes
Integración, funcionalización
Material autoreparante Probeta de un laminado de carbono
con sensores embebidos Conductividad electrica
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales para aligeramiento de estructuras funcionales
Retos tecnológicos. Prioridades de desarrollo
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Reciclabilidad
Desarrollo de materiales y procesos adecuados a la estructura de costes
Seguridad frente a fuego y toxicidad
del humo.
EN 45545: fire protection on railway vehicles.
Nuevas resinas
Resinas dopadas
www.ptferroviaria.es
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Muchas gracias por su atención
Dr. Miguel Seco Director de proyectos
Tecnalia esta a cargo de la secretaría técnica de Materplat