Evaluación de la funcionabilidad del uso del relleno volumétrico en piezas fabricadas mediante procesos de colada de polímero (MS) y laminado de fibra de vidrio (FV) dentro de la empresa Firplak S.A. Semestre de Industria (2025)
En los procesos de manufactura de materiales compuestos con matriz polimérica que emplea la empresa Firplak S.A., destacan el colado de polímero (MS) y el laminado de fibra de vidrio asistido por máquina (FV). En este contexto, surge la posibilidad de incorporar una materia prima innovadora: un nuevo tipo de relleno de naturaleza polimérica y baja densidad (AV), en contraste con los rellenos cerámicos actualmente utilizados. El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la viabilidad de incorporar este nuevo relleno en los procesos productivos de la empresa, mediante una comparación detallada de sus propiedades mecánicas y costos frente a las formulaciones tradicionales, con el fin de determinar su potencial aplicación a nivel industrial. Para esto se realizó una metodología que en un principio caracteriza las diferentes materias primas utilizadas en cada uno de los procesos descritos, para las reinas se realiza pruebas de tiempo de gel y viscosidad y para los rellenos, ángulo de gota y absorción de resina. Posteriormente, se realizó un balance para determinar los porcentajes óptimos de incorporación del relleno AV en cada uno de los procesos. Para ello, se formuló un blanco de referencia por proceso y se desarrollaron dos formulaciones adicionales (Formulación 1 y Formulación 2), considerando variables clave como el costo de la materia prima, la densidad del material y el FVC, entendida como la relación entre el porcentaje de sólidos y el porcentaje total de la mezcla. El objetivo principal fue mantener formulaciones con valores de FVC similares a los de los blancos, al tiempo que se buscaba una reducción o mantenimiento del costo y/o la densidad del producto final. Con las formulaciones definidas, se procedió a la elaboración de probetas para realizar los ensayos correspondientes a cada proceso. Para las formulaciones desarrolladas con las dos resinas utilizadas en el proceso de colado de polímero (MS), se llevaron a cabo ensayos de flexión, impacto Charpy e impacto en punto. En el caso de la resina R1, los resultados obtenidos indicaron que no es viable la incorporación del relleno AV, ya que las propiedades mecánicas evaluadas fueron inferiores a las de los blancos. Aunque esta formulación permite una reducción en los costos de producción, mantener la calidad del producto es una prioridad para la empresa, lo cual descarta su implementación en este proceso. Por otro lado, la resina R2 mostró un desempeño aceptable, con resultados mecánicos ligeramente inferiores pero comparables a los blancos. En particular, la formulación R2F2 presentó una reducción de costos del 1.43% y una disminución notable en la densidad, lo que puede traducirse en beneficios logísticos, como ahorro en transporte y manejo de las piezas. En contraste, para los procesos de laminado con fibra de vidrio (FV), se realizaron ensayos de flexión y de resistencia al blistering, siendo este último fundamental para la durabilidad de las piezas, ya que el ampollamiento representa un defecto que aparece a largo plazo. En cuanto a los ensayos de flexión, las formulaciones con relleno AV mostraron un comportamiento muy similar al de los blancos, incluso superándolos en algunos casos. Asimismo, los ensayos de blistering evidenciaron una mejora al incorporar el relleno AV, con una menor formación de ampollas en comparación con la resina cargada con el relleno C4. En este contexto, la formulación R3F2 se posiciona como la más prometedora, logrando una reducción de costos del 7.3% y una menor densidad, lo cual respalda su implementación en los procesos FV como una opción favorable y eficiente. Adicionalmente, se recomienda realizar más réplicas de los ensayos mecánicos para reducir la varianza de los datos y validar la consistencia de los resultados. También es conveniente evaluar con mayor profundidad las pruebas de blistering en las formulaciones de los demás procesos. Como línea de trabajo a futuro, será necesario estudiar cómo podría integrarse el relleno AV a nivel industrial, garantizando que se conserven las propiedades y beneficios observados en laboratorio, sin afectar el rendimiento de las maquinarias ni la calidad del producto final.