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8/15/2019 Materiales Compuestos Investigacion
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INDICE
Planteamiento…………………………………………………………………………….2
Objetivo …………………… ……………………………………………………………..2
Introducción ………………………………………………………………………………3
Materiales Compuestos…………………………………………………………………..5
Tecnologa ! clasi"icación de materiales compuestos………………………………..5
Materiales Compuestos de Matri# Met$lica……………………………………………%
Materiales Compuestos de Matri# Cer$mica…………………………………………..&
Materiales Compuestos de Matri# de Polmero……………………………………….'
Conclusiones…………………………………………………………………………....()
Im$genes………………………………………………………………………………...((
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aluminio.shtml
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Planteamiento.
*l siguiente trabajo +ablara sobre materiales compuestos.,e intentar$ abordar m$s a "ondo los temas revisados en la clase ciencias de losmateriales- siendo m$s espec"icos en los distintos tópicos ue se conocen sobremateriales compuestos. *sto- buscando sea /til en nuestro desarrollo pro"esionaldentro de la licenciatura en administración de la calidad ! productividad- basandolo anterior en ue una gran $rea de desenvolvimiento pro"esional de la carreraest$ dentro del $rea industrial ! la necesidad de conocimiento amplio de distintostemas relacionados con la producción de materiales- ! si se uiere tener una basepara un buen desarrollo como pro"esionista se debe saber sobre la estructuraciónde los compuestos de los ue se va a desarrollar en este documento.
,e pretende responder ! aportar in"ormación acerca de lo ue es un materialcompuesto- para ue sirve- en donde se utili#an- ! cu$l es su estructura general.
,e entender$ el concepto utili#ados por varios autores sobre lo ue es un materialcompuesto ! como se con"orma- as tambi0n el proceso de estructuración.
,e +ar$n preguntas- tales como
o 1u0 es material compuestoo 1Cu$les son sus elementoso Clasi"icación.
o 1Cu$les son los distintos tipos de compuestoso 1*n u0 $reas se pueden desarrollar estos materiales
OBJETIVO:
Conocer ue es un material compuesto- caractersticas ! propiedades.4istinguir distintos tipos de materiales compuestos ! sus componentes.
Identi"icar usos de los materiales compuestos en las distintas industrias.
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Introducción
trav0s de la +istoria se +an buscado maneras se +acer mas e"iciente laconstrucción o re"or#amiento de estructuras- ! !a sea por casualidad o algo
intencional los materiales compuestos +an estado presentes en la vida del +ombreen su b/sueda de la per"ección.
unue la 6ibra de vidrio es mu! antigua 7era conocida por los *gipcios7- la
+istoria de los materiales compuestos es la +istoria del siglo 88. *n (')&- el
umico belga 9eo :ae;eland obtuvo por primera ve# una resina termoestable.
:ae;eland calentó ! aplicó presión en un recipiente especial a un "enol ! un
"ormalde+ido para obtener una resina luida ue polimeri#ó ! tomó la "orma del
recipiente. ,u nombre- la bakelita. lo largo de las tres primeras decidas de este
siglo se van incorporando el resto de las matrices< las "enólicas- ue "ueron lasprimeras en desarrollarse industrialmente para aplicaciones de aislamiento-
armamento ! bisutera- el poli0ster- los vinil 0steres ! los epo=is.
9os materiales compuestos se desarrollan en paralelo con las matrices- !a ue
como +emos dic+o las "ibras !a eran conocidas ! los ensimajes o tratamientos
super"iciales de las "ibras para ue tuvieran la ad+erencia necesaria para su
combinación con las matrices no revistieron e=cesivas di"icultades. Por lo tanto-
los primeros materiales compuestos eran "ibras de vidrio combinadas con matrices
"enólicas ! poli0steres para aplicaciones el0ctricas- embarcaciones ! placa
ondulada.
9os primeros m0todos de "abricación "ueron los moldeados por contacto a mano.
*n ('()- se estaban "abricando mediante este m0todo un n/mero elevado de
estructuras donde los reuerimientos mec$nicos no eran elevados- pero +aba
problemas de "ormas- peso o aislamiento el0ctrico !- por lo tanto- este tipo de
materiales comen#aba a ser una alternativa "rente a los tradicionales- acero-
+ormigón- aluminio o madera.
9a in!ección con matrices termoestables data de ('>)- como una variación de la
in!ección de materiales termopl$sticos. *n la d0cada de los cincuenta aparecenlas primeras m$uinas con tornillo sin"n.
*n ('5( aparecen las primeras patentes de m0todos automati#ados como la
pul"rusión. 9a producción arranca en ('5%. 4esde entonces +a ido en aumento la
producción de per"ilera para una larga lista de sectores productivos. Por primerahttp://www.monografas.com/trabajos61/materiales-compuestos-aluminio/materiales-compuestos-
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ve#.- se dispona comercialmente de materiales compuestos estructurales !a ue
la "iabilidad de este proceso- as como la elevada resistencia del per"il lo +aca
idóneo para auellos casos donde no solo era importante el peso ni el aislamiento
el0ctrico sino tambi0n los reuerimientos mec$nicos.
*n paralelo a la pul"rusión aparecen otros procesos utili#ados +o! en da como el,MC ?s+eet tnouldmg compound@- o preimpregnados de un compound compuesto
por "ibras de vidrio- resinas de poli0ster ! cargas ue se con"orman mediante
prensa en caliente. Tras su aparición a principios de los aAos cincuenta- sus
primeras aplicaciones se reali#aron en el sector el0ctrico. comien#os de la
d0cada de los setenta- se comen#aron a utili#ar en nuromoción. Tambi0n a
mediados del siglo 88 surge el enrollamiento "ilamentario ! la ma!ora de los
procesos ue tenemos +o! en da.
*n los sesenta se comien#an a utili#ar en *stados Bnidos- "ibras avan#adas<
carbono- boro ! aramida en la aviación militar. *n ese momento- e=istan dos
campos de materiales compuestos claramente di"erenciados<
• *l campo de la aeron$utica ?elevadas prestaciones- costes mu! altos
! bajos consumos@- donde se trabajaba "undamentalmente con
carbonoepo=i ! aramidaepo=i ! se utili#aba casi e=clusivamente el
pre impregnado ! el curado en autoclave.
• *l campo de la gran di"usión ?prestaciones bajas- costes ra#onables
! elevados consumos@- con aplicaciones en el sector el0ctrico-
marina- transporte terrestre ! construcción.,e utili#aba casi e=clusivamente el vidriopoli0ster ! como procesos el contacto a
mano- la pro!ección simult$nea- el enrollamiento continuo- la pul"rusión ! el ,MC.
Do! en da- en los albores del siglo 88I- el panorama de los materiales
compuestos es mu! di"erente- !a ue no +a! di"erencias entre los dos campos
salvo en el tema de normativa ! control de calidad. *n lo ue se re"iere a
materiales ! procesos- +an aparecido nuevas tecnologas ue +an llenado el
espacio entre los campos aeron$utico ! de gran di"usión ! +an di"uminado las
di"erencias ue e=istan entre las dos $reas +ace cuatro d0cadas.
*n este sentido +a! ue citar las "ibras de carbono de bajo coste- ue +ace ue su
consumo se +a!a e=tendido a todos los sectores industriales- la aparición de
nuevos procesos como es el ETM- cu!a aplicación est$ completamente
generali#ada en los sectores aeron$uticos ! no aeron$uticos- la disponibilidad
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comercial de materiales +bridos- la introducción de materiales preimpregnados de
bajo coste ! la aparición de procedimientos de curado alternativos a la autoclave.
http://tdd.elisava.net/coleccion/20/miravete-_castejOn-es
MATERIALES COMP!ESTOS
Bn material compuesto est$ "ormado por dos o m$s componentes unidosarti"icialmente ! se caracteri#a porue las propiedades del material "inal sonsuperiores a las ue tienen los materiales constitu!entes por separado. 9a uniónde estos materiales no implica una reacción umica en el proceso.
*stos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usualesde rigide#- resistencia- peso rendimiento a alta temperatura- resistencia a lacorrosión- dure#a o conductividad.
9os materiales compuestos tienen como caracterstica ue sus dos o m$selementos de composición deben de ser "sicamente distinguibles entre s ! conposibilidades mec$nicas para su separación.
Por lo tanto- las aleaciones met$licas no pertenecen a los materiales compuestos!a ue +ubo una alteración en su estructura mediante un proceso t0rmico.
Cla"i#icación de lo" materiale" com$ue"to"
9os materiales compuestos est$n "ormados por dos "asesF una continuadenominada matri# ! otra dispersa denominada re"uer#o. *l re"uer#o proporcionalas propiedades mec$nicas al material compuesto ! la matri# la resistencia t0rmica! ambiental. Matri# ! re"uer#o se encuentran separadas por la inter"ase- la cual es"sicamente discreta ! reconocible- a!uda a la separación "sica de los elementos.?Imagen (@.
9a matri#- es el volumen donde se encuentra alojado el re"uer#o- se puededistinguir a simple vista por ser continuo. 9os re"uer#os deben estar "uertemente
unidos a la matri#- de "orma ue su resistencia ! rigide# sea transmitida al materialcompuesto. 9a matri# da estabilidad al conjunto trans"iriendo cargas al re"uer#o.Protege al re"uer#o del deterioro mec$nico ! umico. *vita la propagación degrietas o "racturas. *l comportamiento a la "ractura tambi0n depende de laresistencia de la inter"ase. Bna inter"ase d0bil da como resultado un material conbaja rigide# ! resistencia- pero alta resistencia a la "ractura ! viceversa.http://www.monografas.com/trabajos61/materiales-compuestos-aluminio/materiales-compuestos-
aluminio.shtml
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http://tdd.elisava.net/coleccion/20/miravete-_castejOn-eshttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://tdd.elisava.net/coleccion/20/miravete-_castejOn-es
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9os cer$micos- desde el punto de vista mec$nico duros ! mu! "r$giles- losmetales- desde el punto de vista mec$nico resistentes- tenaces ! d/ctiles- ! lospolmeros- desde el punto de vista mec$nico con una resistencia ! rigide# baja
lgunos tipos de matrices son las siguientesF
• Materiales Compuestos de Matri# Met$lica o MMC ?Metal Matri=Composites@.
• Materiales Compuestos de Matri# Cer$mica o CMC ?Ceramic Matri=Composites@.
• Materiales compuestos de Matri# Org$nica- Polim0rica o EP ?Eein"orcedPlastics@4entro de los anteriores- los mas utili#ados sonF
Materiales compuestos de "ibra de carbono con matri# org$nica oC6EP ?Carbon 6iber Eein"orced Plastics@
Materiales compuestos de "ibra de vidrio con matri# org$nica oG6EP ?Glas 6iber Eein"orced Plastics@
Materiale" Com$ue"to" de Matri% Met&lica
:ajo condiciones ideales- el material compuesto muestra un lmite superior depropiedades mec$nicas ! "sicas de"inido generalmente por la regla delas me#clas. *s posible sinteti#ar material compuestos con una combinación depropiedades espec"icas de la aleación ?tenacidad- conductividad el0ctrica !t0rmica- resistencia a la temperatura- estabilidad ambiental- procesabilidad@ con
las propiedades espec"icas de los cer$micos re"or#antes ?dure#a- alto módulo deHoung- bajo coe"iciente de e=pansión t0rmica@. *s as como- por ejemplo- unmaterial compuesto lCuMgg,iC%)p muestra una mejora de cada una de suspropiedades- tanto mec$nicas como t0rmicas al compararlo con la aleación base.4e igual modo- se +an con"ormado CMM tipo 35%,iC3)7>)- para la obtenciónde pie#as ue reuieren alta trans"erencia de calor ! alta tenacidad conbaja densidad.Pro$iedade" mec&nica"9as propiedades mec$nicas ue e=+iben los MMC son consideradas superiorescon respecto a los materiales ue los componen de manera individual- como !a se+a seAalado anteriormente. 4ic+o aumento en propiedades- depende de
la mor"ologa- la "racción en volumen- el tamaAo ! la distribución del re"uer#o en laaleación base. dem$s- dic+os "actores controlan la plasticidad ! los es"uer#ost0rmicos residuales de la matri#,e +a comprobado cómo vara la dure#a de un material compuesto en estado deobtención ! despu0s de un tratamiento t0rmico- as como respecto al incrementodel volumen del re"or#ante. 9a e=periencia muestra un incremento en la
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http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/proce/proce.shtml#lemhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/proce/proce.shtml#lemhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml
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resistencia a la tracción al variar el de volumen de la "racción re"or#ante- tantoen el material sin tratamiento t0rmico- como con tratamiento t0rmico. 9aresistencia a la tracción en los materiales compuestos con partculas duras !blandas vara en "unción del volumen del material re"or#antePor su parte la de"ormación de los materiales compuestos tiene una tendencia
inversa al incremento del volumen de partculas re"or#antes,imilar comportamiento a la elongación tiene la resistencia al impacto
Pro$iedade" t'rmica"9as propiedades t0rmicas "undamentales a considerar en los CMM son el C*T ! laconductividad t0rmica ?CT@ 4ependiendo de la "racción de volumen de re"uer#o- sumor"ologa ! su distribución en la aleación base- se obtienen di"erentes valores deambas propiedades. mbos pueden ser modi"icados por el estado de precipitaciónde la matri# ! por el tipo de aleación de la matri#. *s as como el C*T delas aleaciones de titanio es mu! similar a algunos tipos de "ibras re"or#antes- locual se considera una ventaja !a ue se disminu!en los es"uer#os residualesdebido a la di"erencia t0rmica entre las "ibras ! la matri#.
lgunos investigadores conciben ue en la medida en ue la CT de la aleaciónmatri# se vea disminuida con la introducción de partculas cer$micas- esto puedeverse compensado si la "ase cer$mica ue se usa como re"uer#o es conductora.
M'todo" de o(tención
9as t0cnicas de producción para CMM se clasi"ican b$sicamente en cuatro tiposseg/n el estado de la matri# durante el proceso<
• *n estado luido ?"undición- in"iltración@-
• *n estado sólido ?pulvimetalurga ?PM@- sinteri#ación- prensado en caliente@-
• *n estado semisólido ?compocasting@ !
• *n estado gaseoso ?deposición de vapor- atomi#ación- electrodeposición@-0ste /ltimo de poca di"usión- pero bastante utili#ado en la obtención de CMM parael sector electrónico.
?J0ase imagen 5@
Materiale" Com$ue"to" de Matri% Cer&mica
9as matrices cer$micas inclu!en auellos sólidos inorg$nicos no met$licos. ,eclasi"ican en<
Jidrios< son silicatos amor"oshttp://www.monografas.com/trabajos61/materiales-compuestos-aluminio/materiales-compuestos-
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http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/biocorrosion/biocorrosion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/biocorrosion/biocorrosion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ladrillocolomb/ladrillocolomb.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ladrillocolomb/ladrillocolomb.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/biocorrosion/biocorrosion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ladrillocolomb/ladrillocolomb.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE
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Materiales cer$micos tradicionales< basados en silicatos- se utili#an en"abricación de productos de al"arera ! cemento.Kuevos materiales cer$micos< son los m$s utili#ados en materialescompuestos.*st$n basados en compuestos de ó=idos ! carburos entre los ue
destacan<o l/mina ?l2O3@ ue se obtiene de la bau=ita- ! se caracteri#a por
sus buenas propiedades mec$nicas.o Carburo de silicio ?,iC@- ue se obtiene a partir de arena ! coue
?tiene menor densidad ue la al/mina@.
9os materiales cer$micos se caracteri#an por las siguientes propiedades<
Eesisten elevadas temperaturas- por lo ue se pueden utili#ar comomateriales re"ractarios ?materiales ue pueden soportar temperaturase=tremadamente altas sin perder su solide#@-
Tienen elevada resistencia en compresión- pero no en tracción.Bn aspecto importante a tener en cuenta en estos materiales son los di"erentescoe"icientes de e=pansión t0rmica de "ibra ! matri#.
,i el coe"iciente de e=pansión de la matri# es ma!or ue el de las "ibras-puede tener lugar la rotura de la matri# durante el en"riamiento.
,i el coe"iciente de e=pansión de la matri# es menor ue el de las "ibras-disminu!e la ad+esión "ibra7matri# debido a ue las "ibras encogen.
Ti$o" de #i(ra"
a) 6ibras met$licas. la +ora de elegir un metal se debe tener en cuenta la compatibilidadumica con la matri# cer$mica ! los coe"icientes de e=pansión. 9autili#ación de "ibras met$licas tiene las siguientes desventajas* "acilidad de o=idación* elevada densidad ?comparando con "ibra de vidrio ! carbono@- lo ue da
lugar a valores bajos de la resistencia ! el módulo espec"icos.
9a principal ventaja de este tipo de re"uer#o es ue aumenta la resistenciaal c+oue t0rmico ?uebraduras como resultado del r$pido cambio detemperatura@.
() 6ibras de carbono9a utili#ación de "ibra carbono mejora la rigide#- resistencia ! la energa de"ractura del material. Tienen baja densidad ! resisten altas temperaturas enatmós"era inerte- ,in embargo- se o=idan "$cilmente en presencia deo=geno.
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c) 6ibras cer$micas.9a "ibra m$s utili#ada es la de carburo de ,ilicio ?,iC@ *stas "ibras tienenmejor resistencia a la o=idación ue los metales ! la "ibra de carbono.
(IMA!" #$
Materiale" Com$ue"to" de Matri% de Pol+mero
9as matrices org$nicas pueden ser<
T*EMOP9L,TICO,- usadas en aplicaciones de bajos reuisitos- aunuese est$n empe#ando a emplear termopl$sticos avan#ados para altasprestaciones. (ima%en &$
*9,TOM*EO,- utili#adas en neum$ticos ! cintas transportadoras.
4BEOP9,TICO, o T*EM*,T:9*,- las m$s empleadas en materialescompuestos de altas prestaciones.
*ntre los duropl$sticos- tambi0n denominados re"ina" ?todos ellos necesitan unproceso de curado para alcan#ar su estructura reticulada@ encontramos lossiguientes tipos de materiales para matrices<
*PO8I,- ue son las de uso m$s general en altas prestaciones- con unatemperatura m$=ima de uso en torno a los (&). Como ejemplo- podemoscitar la M(N de CI: ?D*8C*9@.
:I,M9*IMI4, ?:MI@- para altas temperaturas ?+asta 25)@- utili#ada- por
ejemplo- en los bordes de ataue de las alas del *uro"ig+ter72))). o*jemplo< 525) de CHT*C.
PO9lMI4, ?P(@- tambi0n para aplicaciones de altas temperaturas- en elentorno de los 3)).
6*KO9IC,- resistentes al "uego. Btili#adas- por ejemplo- en mamparascontra incendios ! paneles interiores de aviones.
PO9I,T*E*,- poco usados por sus bajas caractersticas mec$nicas. dem$s- absorben muc+a agua ! se contraen al curar.
CIKO*,T*E*,- utili#adas en aplicaciones radioel0ctricas ?antenas@- !aue presentan baja absorción de +umedad ! buena Qtangente de p0rdidasQ
?caracterstica radioel0ctrica de los materiales@.?v0ase imagen 3@
*n lo ue a los re"uer#os se re"iere- los +a! de dos tipos<
• 6I:E,- elementos en "orma de
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• CEG,- el resto- utili#adas en elementos de poca responsabilidadestructural.
CONCL!SIONES
*n la b/sueda del +umano por encontrar un s/per7material se encontraron losmateriales compuestos- los cuales son auellos ue est$n "ormados por combinaciones de metales- cer$micos ! polmeros. 9as propiedades ue seobtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materialesindividualmente- lo ue +ace ue su utili#ación cada ve# sea m$s imponente sobre
todo en auellas pie#as en las ue se necesitan propiedades combinadas.
,u uso es en e=tremo importante !a ue tiene muc+simas utili#aciones- desde lacocina- +asta el $rea aeroespacial ue los usan en su ma!ora.
9as desventajas de los materiales compuestos son los costos ue pueden llegar aproducir aduirirlos- pero muc+as veces es algo ra#onable por darle la calidadnecesaria a los productos ue se est$n buscando.
*n si los materiales compuestos son algo necesario por las distintas aplicacionesue pueden llegar a tener ! por la utilidad ue les +emos llegado a dar.
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IMA,ENES
IMA,EN - IMA,EN
IMA,EN /
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IMA,EN 1 IMA,EN 2
IMA,EN 3
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IMA,EN 4
http://www.monografas.com/trabajos61/materiales-compuestos-aluminio/materiales-compuestos-
aluminio.shtml
http://ocw.upm.es/expresion-grafca-en-la-ingenieria/ingenieria-grafca-metodologias-de-diseno-para-proyectos/Teoria/LET!"#$%&'LE&E(T#")#/TE")#LE*/materialescompuestos.pd+
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