Análisis numérico del proceso de taladrado de materiales compuestos de fibra de carbono para diferentes geometrías de broca

Resumen

Durante los últimos años, el uso de materiales compuestos poliméricos reforzados con fibra ha experimentado un alza considerable en la industria, especialmente en el ámbito aeronáutico. Esto se debe, principalmente, a la excelente relación resistencia-peso, que lo sitúa como unos materiales idóneos capaz de reemplazar a materiales tradicionales como el acero. Una de las operaciones más comunes que se realiza sobre estos materiales es el taladrado de agujeros, especialmente en la producción de grandes estructuras donde la unión de piezas mediante tornillos es inevitable. El presente trabajo se centra en estudiar esta operación, analizando la influencia de la broca tanto en la fuerza de corte como en el daño generado durante el taladrado. Dos geometrías distintas (una convencional y otra escalonada) se han ensayado sobre material polimérico reforzado con fibra de carbono (CFRPs por sus siglas en inglés). Los resultados mostraron la mejora de la calidad de los agujeros en el caso de usar una broca escalonada, pero solo trabajando a bajas velocidades de avance. Con la intención de realizar un estudio paramétrico más profundo, se ha desarrollado un modelo numérico tridimensional. Mediante resultados experimentales, el modelo ha sido validado y utilizado para estudiar la influencia de diversos factores que afectan a la calidad del taladro, como pueden ser el soporte de apoyo del laminado o el espesor del mismo.