IT-8-ACM-02-R03 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO …UANL - FIME 3 Materiales Compuestos I y...

UANL - FIME Materiales Compuestos I y Laboratorio

1

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3

VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017

1

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje: Materiales Compuestos I y Laboratorio Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 28 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: (X) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional (X) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo laboratorio Fecha de elaboración: 02/10/2015 Fecha de la última actualización: 02/10/2015 Responsables del diseño: Dra. María de Jesús de la Garza Galván Dr. Ulises Matías García Pérez

Presentación:

This learning unit comprehends two stages, the first stage will include basic concepts related to composite materials, reinforcing agents and types of polymer matrices. The second stage will address issues concerning the techniques used for the manufacture of composites materials using both thermoplastic and thermoset polymer matrix and tooling used in various manufacturing processes.


2

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Propósito:

The goal of this learning unit is that the student reaches the understanding of the basic concepts related to composite materials and

manufacturing techniques, with the aim to carry out the selection, design and manufacturing of lighter aircraft components for replacing conventional materials; taking into consideration the physical, mechanical and thermal properties required for aeronautical applications. Competencias del perfil de egreso:

a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: This learning unit contributes to the development of the following general competencies:

Competencias instrumentales:

• Apply independent learning strategies at different levels and fields of knowledge that allow the student to take appropriate and relevant personal, academic and professional decisions.

• Manages information and communication technologies as a tool for access information and its transformation into knowledge, as well as for learning and making collaborative work with cutting-edge techniques that allow their constructive participation in society.

• Use a second language, preferably English, with clarity and correction to communicate in everyday contexts, as well as in scientific, academic and professional contexts.

• Use traditional and cutting-edge methods and research techniques for academic work development, professional practice and knowledge generation.

Competencias personales y de interacción social

• Practice the values promoted by the UANL: truth, fairness, honesty, freedom, solidarity, respect for life and others, respect for nature, integrity, professional ethics, justice and responsibility in their personal and professional skills to help build a sustainable society.

Competencias integradoras


3

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


• Builds innovative proposals based on the holistic understanding of reality to help overcome the challenges of interdependent global environment.

b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:

Analyze the parts of a device, equipment, system or process, establishing the relationships among them, that allows to document the information obtained in a structured, orderly and coherent way, including own conclusions.

Solve engineering problems by selecting the appropriate methodology, using established models, based on the basic sciences, verifying the results obtained by an analytical method or with the support of a technological tool, so the solution is appropriate and feasible, complying with quality standards and security policies.

Apply scientific and technological research methods and techniques, working in groups of generation and application of knowledge for the development of engineering projects.

Innovate in the design of components and aircraft systems using engineering knowledge, applying the regulations, working in multidisciplinary groups with high sense of responsibility and awareness of human values through technology development and safe, environmentally and economically sustainable than allow to increase the competitive edge of the national aerospace industry in the global market.


4

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Representación gráfica

Competencias de la Unidad de Aprendizaje

Instrumentales

Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y

campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones

oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

Estudiar la composición de las partes aeronáuticas fabricadas en material

compuesto.

Conocer las características de los diferentes componentes aeronáuticos.

Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como

herramienta para el acceso a la información y su transformación en

conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan

su participación constructiva en la sociedad.

Analizar los diferentes procesos de fabricación de materiales compuestos

reforzados y agentes de refuerzo mediante el uso de las tecnologías de

la información.

Observar los procesos de fabricación de materiales compuestos por el método de

laminado manual, infusión de resina y moldeo asistido por vacío; así como,

procesos de fabricación y tejido de los agentes de refuerzo como fibras de vidrio

y fibras de carbono.

Utiliza un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y

corrección para comunicarse en contextos cotidianos, académicos,

profesionales y científicos.

Reforzar los conceptos científicos y tecnicismos para dominar el lenguaje

científico y tecnológico relacionados con materiales compuestos.

Realizar lecturas complementarias para la comprensión de conceptos teóricos y

tecnicismos de la disciplina de materiales compuestos.

Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de

vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su

profesión y la generación de conocimientos.

Reforzar sus habilidades en la búsqueda de información en los medios

tradicionales y de vanguardia para tener acceso a información actual.

Realizar búsquedas en libros especializados y bases de datos científicas con el fin de obtener

información que les favorezca el proceso de llevar a cabo la selección, diseño y

fabricación de materiales compuestos.

Personales y de Interacción Social

Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás,

respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a

construir una sociedad sostenible.

Integradoras

Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la

realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global

interdependiente.

Aplicar los conocimientos en materiales compuestos para seleccionar, diseñar y

manufacturar un componente aeronáutico.

Identificar el contenido óptimo de agente de refuerzo para obtener un material compuesto con buenas propiedades

mecánicas.

Correlacionar las propiedades físicas, mecánicas y térmicas con el diseño de

componentes aeronáuticos.

Manufacturar un componente aeronáutico en material compuesto considerando las propiedades de sus

constituyentes.


5

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 1: Introduction to the Composite Materials Competencias particulares: To describe the components that are part of a composite material, as well as its physical, mechanical and thermal properties. To know the differences between isotropic materials, anisotropic and orthotropic and how it affects the mechanical properties of the material.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

To describe the basic components that are part of a composite material and to know the physical, mechanical and thermal properties.

Conceptual diagram of classification of aeronautical composite materials. Rule of mixtures graph for constituents used in the aeronautical sector, conversion problems from volumetric fraction to mass fraction and problems to calculate the modulus of elasticity of composite materials reinforced with continuous fibers under isostress and isostrain conditions.

Conceptual diagram: -Presentation -Content -Reference sources -Delivery time Graph: -Presentation -Content -Analysis of results -Conclusions -Reference sources -Delivery time Problems: -Procedure -Results -Delivery time

The basic components that are part of a composite material will be described. The concept of isotropic, anisotropic and orthotropic material and its correlation with the mechanical properties will be explained. The physical, mechanical and thermal properties of aeronautical composite materials will be studied. Problems will be made to reinforce the concept of mechanical properties of the fibers in a composite material under isostress and isostrain conditions.

-Introduction to composites materials. -Isotropic, anisotropic and orthotropic materials. -Physical, mechanical and thermal properties. - Advantages and disadvantages of composite materials. -Aeronautical applications of composite materials.

-Classroom -Whiteboard -Textbooks -Digital sources


6

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 2: Reinforcing agents Competencias particulares: To identify the different reinforcing agents used in aeronautical composite materials and their characteristics; such as, shape, size, position and distribution, as well as its physical and mechanical properties. To know the manufacturing processes and weaving of fibers.





To identify the different reinforcing agents used in aeronautical composite materials, their characteristics and their influence on the physical and mechanical properties.

Investigation: Fibers used for the manufacture of aircraft components: characteristics and processing methods.

Investigation: -Presentation -Content -Reference sources -Delivery time

Different reinforcing agents used in aeronautical composite materials and their characteristics will be described.

The influence of the shape, size, distribution and position of the reinforcing agents on the properties of composite will be studied.

Problems will be made to reinforce the nomenclature of the fibers present in a composite laminate.

- Classification of reinforcing agents. -Fiber terminology - Fiber types: glass, carbon, aramid, ultra-high-molecular-weight polyethylene, graphite. - Physical and mechanical properties of fibers. -Manufacturing processes and weaving of fibers.



7

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 3: Polymeric matrices Competencias particulares: To identify different polymer matrix systems used in the manufacture of composite materials, both thermoset and thermoplastic, used in aircraft components and their physical and thermal properties. To know the different methods of quality control of polymer matrices.





To identify different polymer matrix systems used in the manufacture of composite materials, both thermoset and thermoplastic, used in aircraft components and their physical and thermal properties. To know the different methods of quality control of polymer matrices.

Conceptual diagram: Polymeric matrices for aeronautical applications

Conceptual diagram: -Presentation -Content -Reference sources -Delivery time

Different polymer matrix systems used in the manufacture of aircraft components will be studied. Different methods of quality control of polymer matrices will be explained.

-Thermoplastics and thermoset polymers definition. -Thermoset polymer matrices: polyester, epoxy, bismaleimide, phenolic resins and polyamides. -Thermoplastic polymer matrices: polypropylene, polyethylene, polyetheretherketone (PEKK and PEEK), polyetheramine (PEI) -Physical and thermal properties of polymer matrices. -Methods of quality control of polymer matrices (chemical tests, rheological and thermal)



8

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 4: Manufacturing techniques of reinforced polymeric composite materials Competencias particulares: To know the different manufacturing techniques of fiber- reinforced polymeric composite materials; such as hand lay-up, vaccum bag molding, resin transfer moldind and processes for accelerated curing (oven and autoclave) used for manufacturing aeronautical components.





To know the different manufacturing techniques of fiber-reinforced polymeric composite materials; such as hand lay-up, vaccum bag molding, resin transfer moldind and processes for accelerated curing (oven and autoclave) used for manufacturing aeronautical components.

Investigation: Manufacturing techniques of aircraft components made of fiber-reinforced polymeric composite materials.

Investigation: -Presentation -Content -Reference sources -Delivery time

Different manufacturing techniques of fiber-reinforced polymeric composite materials will be studied. The tooling required for the manufacture of fiber-reinforced polymeric composite materials will be identified.

-Hand lay-up -Vaccum bag moulding -Resin transfer moulding -Accelerated curing process (heating furnace and autoclave)



9

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Conceptual diagram of composite materials 5% Rule of mixtures graph and conversion problems 5% Fibers investigation 5% Polymeric matrices investigation 5% Manufacturing techniques investigation 5% Midterm exam 25% Final exam 25% Producto integrador de aprendizaje: Integrator product 25%

Upon completion of this learning unit the student must demonstrate their skills and knowledge gained during the course by proposing a replacement material for the manufacture of an aircraft component. The proposal must involve the application of the concepts learned in the learning units Composite Materials I and Laboratory. The selection of materials and manufacturing processes necessary in order to make the composite material must take into account the physical, mechanical and thermal properties of the constituents and the final material.

Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Structural Composite Materials

Autor: F.C. Campbell Editorial: ASM International, First Edition Libro: Composite Materials, Science and Engineering

Autor: Krishan K. Chawla Editorial: Springer, Second Edition


10

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Libro: Advanced Composites

Autor: Cindy Foreman Editorial: Jeppesen, Second Edition

Libro: Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials

Autor: F.C. Campbell Editorial: Elsevier , First Edition Libro: Essentials of Advanced Composite Fabrication and Repair

Autor: Louis C. Dorwoth, Ginger L. Gardiner, Greg M. Mellema Editorial: Aviations Supplies and Academics, Inc, First Edition

o Tema: Tutorials of Composites Materials Manufacturing Liga: http://www.easycomposites.co.uk/#!/composites-tutorials

Fecha última revisión: Septiembre de 2015


11

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Perfil del docente: The professor must possess at least master's degree and / or doctorate in materials or similar, which demonstrate knowledge, skill and experience in the area of materials, as well as mastering a second language (English). Ficha bibliográfica del profesor: La Dra. María de Jesús de la Garza Galván es egresada de la carrera de Licenciado en Química Industrial por la UANL (2006) y Doctorado en Química de los Materiales por la Universidad Autónoma de Nuevo León (2013). Actualmente se desempeña como profesora investigadora del área de Aeronáutica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL y Jefa del Programa Educativo de Ingeniería en Aeronáutica, contando con los reconocimientos de Perfil Deseable por el PRODEP y de nivel candidato por el SNI. El Dr. Ulises Matías García Pérez es egresado de la carrera de Licenciado en Química Industrial por la UANL (2005) y Doctorado en Ingeniería de Materiales por la Universidad Autónoma de Nuevo León (2011). Actualmente se desempeña como profesor investigador del área de Aeronáutica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL y Coordinador General Académico de Aeronáutica, contando con los reconocimientos de Perfil Deseable por el PRODEP y de nivel I por el SNI.


12

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO Dra. Bárbara Bermúdez Reyes Dr. Luis Arturo Reyes Osorio

COORDINACIÓN GENERAL SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero Dr. Ulises Matías García Pérez


13

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


CONTROL DE CAMBIOS

Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha

IT-8-ACM-02-R03 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO …UANL - FIME 3 Materiales Compuestos I y...

Documents

Transcript of IT-8-ACM-02-R03 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO …UANL - FIME 3 Materiales Compuestos I y...