1. Ciencia

ANEXO II
Guía de Aprendizaje – Información al estudiante
Datos Descriptivos
ASIGNATURA: MATERIALES COMPUESTOS
Nombre en Inglés: COMPOSITE MATERIALS
MATERIA: CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Créditos Europeos: 3 ECTS
Código UPM: 145006106
CARÁCTER: OBE
TITULACIÓN: GRADUADO EN INGENIERÍA AEROESPACIAL
CURSO:
3º CURSO / 6º SEMESTRE
ESPECIALIDAD: VEHÍCULOS AEROESPACIALES
DEPARTAMENTOS: MATERIALES Y PRODUCCIÓN AEROESPACIAL
CURSO ACADÉMICO
PERIODO IMPARTICION
IDIOMA IMPARTICIÓN
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
Curso 2013-14
Septiembre- Enero
Febrero - Junio
X
Sólo castellano
×
1
Sólo inglés
Ambos
DEPARTAMENTOS:
Materiales y Producción Aeroespacial
PROFESORADO
NOMBRE Y APELLIDOS
(C=Coordinador)
DESPACHO
Correo electrónico
Lab. Química
ETSIA
Lab. Química
ETSIA
D1.
José Manuel Menéndez Martin
Lab. Química
ETSIA
D1.
José María Pintado Sanjuanbenito
Lab. Química
ETSIA
D1.
Antonio Fernández López (C)
Alfredo Güemes Gordo
D4.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA
Ciencia de Materiales 2º curso
Resistencia de materiales y Elasticidad 2º
curso
ASIGNATURAS SUPERADAS
Fabricación Aeroespacial 3º curso
OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS
Objetivos de Aprendizaje
COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA
Código
COMPETENCIA
NIVEL
CG3
Capacidad para identificar y resolver problemas aplicando, con
Aplicación
creatividad, los conocimientos adquiridos
CG4
Capacidad para integrarse y formar parte activa de equipos de trabajo
Aplicación
CE31EA10
Comprensión de las propiedades y comportamiento de los materiales
utilizados en los vehículos aeroespaciales.
Comprensión
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
2
Código
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA
RA01
TEMA 1: Introducción
Entender las diferenciar entre los materiales compuestos y los materiales tradicionales
Comprender la aplicación de los materiales compuestos en las aeronaves
Conocer la situación de la industria de materiales compuestos a nivel nacional e
internacional
RA02
RA03
1.
2.
3.
4.
RA04
5.
6.
7.
8.
9.
RA05
10.
11.
RA06
TEMA 2: Fibras y Matrices
Entender la función de la fibra y de la matriz
Conocer los tipos de fibras, sus propiedades y su aplicación
Comprender la fabricación de fibras continuas de carbono
Conocer los diferentes tipos de matriz y sus aplicaciones: polimérica, metálica y cerámica
Entender los criterios para la selección de fibra y matriz
Conocer los métodos de fabricación de preimpregnados y su definición
Conocer la problemática asociada a la porosidad del material
Comprender el método para el cálculo del volumen de poros
TEMA 3: Teoría del laminado
Comprender la problemática asociada a la direccionalidad del material
Comprender la teoría del laminado.
Comprender la influencia de los esfuerzos residuales debidos al curado.
Comprender los criterios de tolerancia al daño
Comprender el prediseño de estructuras de material compuesto
Tema 4: Procesos de fabricación con preimpregnados y autoclave
Entender las razones para el uso de materiales preimpregnados y del autoclave en la
fabricación de materiales compuestos de calidad aeronáutica
Conocer los métodos de fabricación con preimpregnados más comunes
Entender la aplicación de estos métodos dentro de la industria aeronáutica
Conocer los sistemas de un autoclave, su función y su problemática
Entender la realización de una bolsa de vacío y la función de cada uno de sus
componentes
Entender los métodos de fabricación de geometrías aeronáuticas para la realización de
geometrías monolíticas.
Tema 5: Procesos de fabricación con fibra seca
Entender las diferencias entre los métodos de fabricación basados en fibra seca y los
métodos de fabricación con preimpregnados
Conocer los métodos de fabricación con fibra seca más comunes
Comprender las etapas de fabricación de los métodos de inyección de resina.
Tema 6: Diseño de uniones. Reparaciones
Entender el comportamiento de una unión adhesiva
Entender el comportamiento de una unión remachada
Conocer las normativas de diseño asociadas a las uniones remachadas y adhesivas
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
3
1.
2.
RA07
3.
4.
5.
12.
13.
14.
15.
RA08
RA09
Tema 7: Utillaje y operaciones auxiliares
Entender la influencia del utillaje en las calidades, geometrías y esfuerzos residuales de
la pieza a fabricar
Conocer las propiedades de los materiales empleados en la fabricación de utillaje más
utilizados
Entender la influencia de las propiedades del material de utillaje en la pieza final
Conocer los tipos de utillaje utilizados para la fabricación de materiales compuestos
Conocer y comprender las particularidades del mecanizado de materiales compuestos
Tema 8: Calidad
Entender el método de certificación de estructuras de material compuesto
Entender el objetivo de cada uno de los niveles de la pirámide de certificación
Conocer los ensayos mecánicos más comunes para la obtención de propiedades
mecánicas: Tracción, compresión, cortadura interlaminar, CAI
Conocer los ensayos físico-químicos utilizados para el control de calidad de materiales
compuestos: DSC, DMA, IR
Entender las necesidades para la utilización de técnicas no destructivas con materiales
compuestos
Conocer la defectología típica presente en la fabricación y la operación de los materiales
compuestos
Entender los fundamentos del método de inspección por ultrasonidos
Conocer los componentes de un sistema de ultrasonidos y la función de los mismos
Conocer los fundamentos de los otros métodos de inspección no destructivas utilizados
en la industria aeroespacial: Rayos X, Tap-Coin, Emisión acústica, termografía,
tomografías computerizadas, etc
Entender el campo de aplicación y las limitaciones de cada una de las técnicas de ensayos
no destructivos
Tema 09: Comportamiento en servicio
Conocer la influencia de las condiciones de servicio en las propiedades de los materiales
Entender el diseño de un ciclo de mantenimiento
Entender las lecciones aprendidas de diseño y fabricación recogidas en el MIL Handbook
(ver bibliografía recomendada)
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
4
Contenidos y Actividades de Aprendizaje
CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO)
TEMA / CAPITULO
Tema 1.
Introducción
APARTADO
1.1 Introducción a los materiales compuestos
1.2 Evolución de la aplicación de los materiales
compuestos en la industria aeronáutica
1.3 Situación actual de la industria de los materiales
compuestos en España
1.4 Situación actual de la industria de los materiales
compuestos a nivel mundial
Tema 2.
Fibras y matrices
2.1 Función de la fibra en el material compuesto
2.2 Tipos de fibras. Fabricación de fibras
2.3 Criterios de selección de fibras
2.4 Función de la matriz en el material compuesto
2.5 Tipos de Matriz. Aplicaciones de composites de matriz
metálica y cerámica
2.6 Criterios de selección de matrices
2.7 Volumen de fibra y poros
2.8 Preimpregnados. Definición y fabricación.
Tema 3.
Teoría del laminado
Tema 4.
Procesos de fabricación con
preimpregnados y autoclave
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
3.1 Introducción a la teoría del laminado y a su aplicación
3.2 Ejes principales. Nomenclatura
3.3 Rigidez equivalente
3.4 Resistencia de láminas UD. Criterios de fallo
3.5 Degradación de propiedades por efectos ambientales.
Comportamiento higrotérmico
3.6 Delaminaciones y fractura interlaminar
4.1 Introducción.
4.2. Tipos de estructuras fabricadas con materiales
compuestos. Tipos de integración.
4.3 Etapas en la fabricación mediante preimpregnados
4.4 Fabricación con preimpregnados. Apilado manual.
4.5 Fabricación con preimpregnados. Apilado automático:
FP y ATL
4.6 Otros métodos de fabricación con preimpregnados.
Aplicaciones
4.7 Bolsa de vacío. Fabricación y motivos para su uso
4.8 Autoclave. Definición y necesidad de uso
4.9 Ciclo de curado en autoclave de material polimérico.
4.10 Integración de geometrías complejas
5
CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO)
TEMA / CAPITULO
Tema 5.
Procesos de fabricación con
fibra seca
Tema 6.
Diseño de uniones.
Reparaciones
APARTADO
5.1 Introducción. Diferenciación de la fabricación mediante
preimpregnados
5.2 Fabricación de preformas. Braiding y stiching.
5.3 Resin Transfer Moulding (RTM)
5.4 Infusión de resina (RLI)
5.5 Otros métodos de fabricación con fibra seca.
6.1 Uniones Adhesivas
6.2 Modelización de uniones adhesivas
6.3 Uniones mecánicas
6.4. Modos de fallo de uniones mecánicas
6.5 Reparaciones. Diseño y cálculo de repararaciones
Tema 7.
Utillaje y operaciones
auxiliares
Tema 8.
Calidad
Tema 9.
7.1 Utillaje. Introducción
7.2 Características del utillaje para la fabricación de materiales
compuestos
7.3 Materiales utilizados en el utillaje de materiales compuestos.
Características
7.4 Tipos de utillaje
7.5 Mecanizado de materiales compuestos
7.6 Montaje. Limitaciones a la integración.
8.1 Certificación de una estructura aeronáutica de material
compuestos: pirámide de certificación
8.2 Certificación de materiales: Propiedades mecánicas. Admisibles y
ensayos mecánicos normalizados
8.4 Control de calidad. Ensayos físico-químicos.
8.5 Introducción a los ensayos no destructivos
8.6 Defectogía típica de los materiales compuestos
8.7 Tecnicas de ensayos no destructivos: Ultrasonidos
8.8 Otras técnicas de ensayos no destructivos: Rayos X, Emisión
acústica, tomografía computerizada, termografía
9.1 Problemática del la operación de una aeronave. Escenario
9.2 Mantenimiento de estructuras de material compuesto
Comportamiento en servicio 9.3 MIL Handbook: lecciones aprendidas
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
6
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y
METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS
CLASES DE TEORIA
CLASES
PROBLEMAS
PRACTICAS
TRABAJOS EN
GRUPO
TUTORÍAS
INDIVIDUALES
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
Se considera adecuado impartir 2 horas de clases de teoría a la semana
sobre un total de 15 semanas presenciales (30 en total). En ellas el
profesor ofrecerá una visión global del tema a tratar basándose en
material (powerpoint, apuntes, etc.) que se facilitará a los alumnos, y se
incidirá en aquellos conceptos clave para una mejor comprensión.
En ciertos temas de la asignatura se considera adecuado destinar algunas
horas de teoría a la impartición de clase de problemas. En estas clases se
le explicará al alumno una serie de problemas de aplicación directa de la
fabricación y del cálculo con materiales compuestos, con los que
aprenderá a identificar los puntos esenciales que le permitan abordar el
planteamiento y resolución de problemas similares. En estas clases el
profesor se dirigirá al grupo completo de manera similar, en lo que se
refiere al procedimiento, a las clases expositivas de teoría.
Las sesiones de laboratorio se desarrollarán en grupos cuyo número de
integrantes se fijará oportunamente. Cada práctica comenzará con una
explicación del profesor de los conceptos básicos necesarios para la
comprensión y manipulación de resultados experimentales que
realizarán posteriormente los alumnos. Tras la realización de cada
práctica, los alumnos deberán elaborar y presentar un informe a partir
del trabajo llevado a cabo.
Los alumnos tendrán que trabajar en grupo en las sesiones de laboratorio
dado que en algunas de ellas será necesaria la aportación del conjunto
del grupo para la realización de los informes correspondientes y
conseguir los resultados de la experiencia realizada.
Los estudiantes serán atendidos de manera individual por los profesores
que imparten la asignatura en las horas programadas a tal fin y que serán
publicadas a principio de curso.
7
RECURSOS DIDÁCTICOS
Título: Composite Materials for Aircraft Structures
Autor: Allan Baker, Stuart Dutton, Donald Kelly
Editorial: AIAA Educational Series
EIBN: 1-56347-540-5
BIBLIOGRAFÍA
FUNDAMENTAL
Título: Composite Airframe Structures
Autor: Michael C.Y. Niu
Editorial: Technical Book Company, Los Angeles, 1992
ISBN: 962-7128-06-6
BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA
RECURSOS WEB
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
Título: MIL Handbook 17-3F Polymer Matrix Composites Vol4
Autor: Varios autores
Editorial: U.S. Department of Defense
ISBN:
Plataforma de teleenseñanza B-learning en Politécnica Virtual;
http://moodle.upm.es/titulaciones/oficiales/
8
Cronograma de trabajo de la asignatura
Semana
Actividades
Laboratorio
Trabajo Individual
Trabajo en Grupo
Actividades Evaluación
Aula
Sem 1
Estudio de los contenidos
teóricos de los temas 1
Tema 1
Tema 4
Practica 1 y
Práctica 2
Sem 2
Preparación Informe Práctica 1
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 4
Práctica 3
Preparación Informe Práctica 2
Preparación Informe Práctica 1
Tema 5
Sem 3
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 5
Sem 4
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 2
Tema 2
Preparación Informe Práctica 2
Realización práctica de
simulación de procesos
Realización práctica de
Sem 5
Tema 2
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 2
9
simulación de procesos
Resultados práctica de
simulación de procesos
Otros
Semana
Actividades
Laboratorio
Trabajo Individual
Trabajo en Grupo
Actividades Evaluación
Aula
Sem 6
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 3
Tema 3
Realización práctica de cálculo
Sem 7
Sem 8
Tema 3
Tema 6
Práctica 4
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 3
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 6
Sem 10
Tema 4
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 4
Sem 11
Tema 4
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 4
Sem 12
Sem 13
Tema 7
Tema 8
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
cálculo
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 6
Tema 6
Sem 9
Resultados práctica de
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 7
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 8
10
Resultados práctica de
simulación de procesos
Otros
Semana
Actividades
Laboratorio
Trabajo Individual
Trabajo en Grupo
Actividades Evaluación
Aula
Sem 14
Sem 15
Tema 8
Tema 9
Estudio de los contenidos
teóricos del tema 8
Resultados informe práctica
2
Estudio de los contenidos
teóricos de los temas 9
Examen Teórico
*TP = Explicación de la teoría de la práctica correspondiente.
Segundo semestre.
CURSO 2013-14
11
Otros
Sistema de evaluación de la asignatura
EVALUACION
Ref
Relacionado
con RA:
INDICADOR DE LOGRO
RA01, RA02
Evaluación continua
del aprendizaje
Prácticas de
laboratorio
Trabajos
Evaluación final
RA03, RA04,
Se considerará como indicador de logro el obtener una
calificación igual o superior a cinco en una escala de 10
RA05, RA06,
puntos.
RA07,RA08
RA09, RA10
Obtener una calificación igual o superior a cinco en la
media de las calificaciones correspondientes a la RA04, RA09
corrección de los informes de.
Obtener una calificación igual o superior a cinco en la
media de las calificaciones correspondientes a la RA03,RA05
corrección de los informes de.
Se considerará como indicador de logro el obtener una
calificación igual o superior a cinco en una escala de 10
puntos.
EVALUACION SUMATIVA
PESO EN LA
BREVE DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES
EVALUABLES
Prácticas de laboratorio
Tareas no presenciales (Trabajos)
MOMENTO
objetiva
convocatoria
12
CALIFICACIÓN
10%
15%
Se indicará en
su momento
Se indicará en
su momento
Prueba final objetiva convocatoria ordinaria
Prueba
final
extraordinaria
LUGAR
Informes
Informes
75%
75%
DESCRIPCION GENERAL DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES y DE LOS CRITERIOS DE
CALIFICACIÓN
Evaluación del aprendizaje
La evaluación de los alumnos se estructura en dos partes, una parte teórica y otra de prácticas
de laboratorio.
Evaluación de los contenidos teóricos de la asignatura
Para la evaluación de los contenidos teóricos se realizará un examen parcial a mitad de
cuatrimestre y otro examen al finalizar la impartición de las clases de teoría. Ambos exámenes
constarán de dos partes, una primera parte del examen con preguntas tipo test y una segunda
parte a desarrollar, ambas evaluadas con una puntuación máxima de 10 puntos. El temario
correspondiente a cada examen parcial puede ser liberado con una calificación por encima
del 4.0, aunque se requerirá una media entre los dos parciales superior a 5.0. El peso de la
calificación de la teoría de la asignatura en la nota final será del 75%.
El resto de la nota vendrá dada por las notas de los informes de prácticas de laboratorio y
trabajos, suponiendo el trabajo de aproximación a los métodos numéricos aplicados al diseño
de materiales compuestos un 10% de la nota final de la asignatura, y las dos prácticas de
laboratorio y el otro trabajo de simulación de procesos un 5%
Examenes parcial y final: El examen final constará de dos partes correspondientes a los
temarios del primer parcial y del final, y a su vez cada parte constará de preguntas tipo test y
de preguntas a desarrollar, ambas evaluadas con una puntuación máxima de 10 puntos La
parte de desarrollo únicamente se tendrá en cuenta para la evaluación siempre que la parte
tipo test del examen se evalúe por encima de 4.0 sobre 10.0. La nota final de cada parte del
examen será la nota media del test y de las preguntas de desarrollo. La nota final Para liberar
los contenidos teóricos de la asignatura se deberá obtener una nota por encima de 4,0 en
cada parcial, requiriéndose una nota igual o superior a cinco entre los dos parciales. La nota
de los parciales se respetará hasta el examen extraordinario de julio. En el supuesto de que el
alumno no supere el examen tendrá la opción de recuperar esta parte en el examen final. El
peso de la calificación de la teoría de la asignatura en la nota final será del 75%
Evaluación del trabajo práctico de laboratorio y de los trabajos
Se evalúa el trabajo realizado en las prácticas corrigiendo los informes del alumno sobre el
trabajo práctico realizado. La nota del trabajo práctico de laboratorio tendrá en cuenta las
notas de los informes y la calificación de la prueba escrita.
Además, se propondrán dos trabajos que el alumno podrá realizar en grupo. Uno será la
aproximación a los métodos numéricos aplicados al diseño de materiales compuestos, y el otro
una aproximación a la simulación de un proceso de fabricación por inyección de resina.
La calificación del laboratorio y trabajos tendrá un peso del 25% en la nota final obtenida en
la asignatura. Es necesario aprobar con una nota mayor o igual a 5 el laboratorio para
superar la asignatura.
13