cfrp bambooe

Ninth LACCEI Latin American and Caribbean Conference (LACCEI’2011), Engineering for a Smart Planet, Innovation, Information
Technology and Computational Tools for Sustainable Development, August 3-5, 2011, Medellín, Colombia.

DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UNIONES DE MATERIAL
COMPUESTO DE MATRIZ TERMOPLÁSTICO PARA
BICICLETAS DE BAMBOO
Karen J. Quintana
Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia,kjquintanac@gmail.com
Miguel A. Hidalgo
Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia, mahidalgo@uao.edu.co
Mario F. Muñoz
Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia, mariof85@hotmail.com
RESUMEN
El presente artículo muestra una alternativa para fabricar uniones diseñadas con material compuesto de matriz
termoplástica. En el mercado y artesanalmente se viene fabricando con resinastermofijas reforzadas con fibras,
para bicicletas de alto desempeño se fabrican con fibras de carbono, también se utilizan las fibras naturales como
el cáñamo, para bicicletas de turismo. El interés de fabricarlas con plástico reforzado, se basa principalmente por
los requerimientos de manufactura que se tiene actualmente con la matriz termofija, igualmente el de reducir
costos y tiempos demanufactura. Se utilizó la metodología del QFD, siendo posible evidenciar, que la mayor
ponderación en requerimientos para esta aplicación en particular, se encuentra en el proceso de manufactura de las
uniones, tiempo de manufactura, y el costo del material a utilizar, para lo cual se priorizaron estas restricciones
para seleccionar un material que facilite obtener las uniones por el proceso de inyección.Para seleccionar el
material se utilizó la metodología de Ashby, como metodología sistemática, que facilitó maximizar el coeficiente
de eficiencia del material termoplástico. Éste fue calculado para la condición de esfuerzo de las uniones como
M=σ/ρ, teniendo en cuenta que las uniones trabajan bajo esfuerzos combinados. De acuerdo a esta metodología,
fue posible seleccionar un polímero reforzado,con una densidad promedio de 1.14 g/cm3, y una resistencia
máxima entre 50 70 MPa, encontrando en el mercado que el Polypropylene Homopolymer Glass Fiber
Reinforcement 30%, cumplía con estas propiedades. Éste fue procesado para obtener experimentalmente las
propiedades mecánicas, las cueles se utilizaron para validar el material, de acuerdo al desempeño de las uniones,
utilizando un modelocomputacional resuelto por el método de elementos finitos (FEA), con el cual fue posible
calcular numéricamente los estados de esfuerzos y deformaciones de las uniones fabricadas con el PP reforzado, a
condiciones de carga.
Palabras clave: Bamboo, bicicleta, material compuesto termoplástico.

ABSTRACT
This article shows an alternative to make connections designed with thermoplastic matrix compositematerial. In
the market and handcrafted are manufactured with fiber reinforced thermoset resins; for high performance bicycle
are made of carbon fibers; natural fibers such as hemp are also used for touring bikes. The interest for
manufacturing them with reinforced plastic is based mainly on the manufacturing requirements which currently
have the thermosetting matrix, also to reduce manufacturing costsand time. QFD methodology was used, being
able to show that the greatest weighting requirements for this particular application is in the unions manufacturing
process, manufacturing time and material cost, for which these restrictions were prioritized to use a material
which facilitates obtaining bonds for the injection process. To select the material, the methodology of Ashby was
used as asystematic approach, which helped maximize the efficiency coefficient of the thermoplastic material. It
was calculated for the stress condition of the joints as M=σ/ρ, taking into account that unions work under
9th Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology
Medellín, Colombia

WE1- 1

August 3-5, 2011

combined efforts. According to this methodology, it was possible to...