Implementation of a high-pressure resin transfer molding (HP-RTM) process to increase the production rate of structural composites and characterization of sustainable vitrimer-matrix high-performance composites

Transport industry, especially automotive, is one of the most pollutant in the world. Current environmental concerns demand original equipment manufacturers (OEM’s) to reduce the amount of emissions released by their vehicles, requiring more green alternatives to mobility. By reducing the overall vehicle weight, it will be diminished the total amount of pollution for conventional combustion engine vehicles, or increase the autonomy of electric – hybrid vehicles, being the carbon fiber reinforced polymers (CFRP) the best option to reduce overall structural weight. Thermoset CFRP offer many advantages over traditional automotive materials as steel or aluminum due to their high mechanical strength, high chemical and thermal resistance, dimensional stability and high durability under harsh conditions. But production of high performance CFRP has been limited to time and energy consuming methods as autoclave. Out of autoclave (OoA) solutions as RTM have become interesting manufacturing processes, being cheaper and presenting energetical, economical and logistics savings in comparison. However, these OoA processes have limitations as long cycle times (specially filling and curing times), limiting the use of high-reactivity resins and making these processes unreliable to be considered for high-volume industries as the automotive, which needs very short cycle times (≈5 minutes). Other process steps as preforming or mold preparation also are time consuming, in which automation becomes a key factor to reduce overall processing time. Moreover, CFRP are very expensive compared with traditional materials, as the raw fibers alone represent almost half of the total component cost, requiring high-volume manufacturing alternatives to overcome this issue. Furthermore, the current demand of CFRP structures is creating concerns about the amount of waste that these materials would generate in the future, as thermoset polymers are very complex to recycle. Separating the fibers from the matrix implies damaging the reinforcement and reducing their mechanical properties. In addition to current disposal solutions also implying environmental and economic concerns. This thesis aims to explore the high-pressure resin transfer molding process (HP-RTM) as a feasible alternative to produce high performance CFRP in short cycle times. Additionally, it is complemented by using a new high-performance vitrimer polymer that presents thermoset-like performance while being reprocessable, reconformable and recyclableLa indústria del transport, especialment l'automotriu és una de les més contaminants del món. Les creixents exigències mediambientals estan fent que els principals fabricants del sector (OEM's) redueixin la quantitat d'emissions que produeixin els seus vehicles, demandant alternatives més sostenibles para la mobilitat. Reduir el pes dels vehicles minoraria la quantitat de contaminants que són emesos cap a l'atmosfera, en vehicles de combustió interna, o incrementaria l'autonomia dels vehicles híbrids o elèctrics, sent els materials compostos reforçats mitjanament fibra de carboni (CFRP) la millor opció per fer-ho. Els materials compostos termoestables de fibra de carboni ofereixen molts avantatges respecte a materials tradicionals de la indústria automotriu, com l'acer o l'alumini, gràcies a la seva alta resistència mecànica, resistència química i tèrmica, estabilitat dimensional i alta durabilitat sota condicions severes. Però la producció de materials compostos d'alt rendiment (CFRP) han estat limitats per al ús de mitjans amb un alt consum de temps i recurs com l'autoclau. Alternatives fora d'autoclau com el procediment d'injecció de resina (RTM), s'han convertit en processos d'un alt interès, gràcies a els seus avantatges sobre el consum elèctric i la seva eficiència logística, en comparació amb l'autoclau. No obstant això, aquests mètodes presenten limitacions, com temps de processament (ompliment i curat). Limitant així la implementació de resines d'alta reactivitat, fent-los poc interessants per a indústries amb elevats volums de producció com l'automotriu, que té temps de processament molt curts (≈5 minuts). Altres etapes de la manufactura com el preformat o la preparació del motlle també consumeixen temps, en aquestes, l’automatització es torna un factor necessari per a reduir el temps total del procediment. Addicionalment, els materials compostos de fibra de carboni són molt cars, si són comparats amb materials tradicionals. Les fibres mateixes representen gairebé la meitat del cost total dels components, necessitant alternatives de producció amb una alta capacitat per contrarestar-ho. A més, la creixent demanda de aquests materials incrementa les preocupacions sobre la quantitat de rebuig que es produiran cap al futur, ja que els materials compostos termoestables són molt complicats de reciclar. La separació de les fibres respecte a la matriu implica danys en la seva estructura, reduint la seva resistència mecànica. Altrament, els processes de reciclatge actuals també generen inconvenients mediambientals i econòmics. Aquesta tesi pretén explorar el procediment d'injecció de resina a alta pressió (HP-RTM) com una alternativa viable per a la introducció dels materials compostos d'alt rendiment, en temps de fabricació curts. A més a més, es complementa amb l'ús d'un nou polímer vitriméric d'alt rendiment, que combina l'alta resistència mecànica dels compostos termoestables, amb la reprocessabilitat, la comformabilitat i la reciclabilitatPrograma de Doctorat en Tecnologi

Study into the Mechanical Properties of a New Aeronautic-Grade Epoxy-Based Carbon-Fiber-Reinforced Vitrimer

The current drive for sustainability demands recyclable matrices for composite materials. Vitrimers combine thermoset properties with reprocessability, but their mechanical performance in highly loaded applications, for instance, composites for aeronautics, is still to be demonstrated. This work presents the complete mechanical characterization of a new vitrimer reinforced with carbon fiber. This vitrimer formulation consists of functional epoxy groups and a new dynamic disulfide crosslinks-based hardener. The testing campaign for the vitrimer composites encompassed tension, compression, interlaminar shear strength (ILSS), in-plane shear (IPS), open-hole tension (OHT) and compression (OHC), filled-hole compression (FHC) and interlaminar fracture toughness tests under mode I and II. Test conditions included room temperature and high temperature of 70 °C and 120 °C, respectively, after moisture saturation. Tension and flexural tests also were applied on the neat vitrimer resin. The results compared well with those obtained for current aeronautic materials manufactured by Resin Transfer Molding (RTM). The lower values observed in compression and ILSS derived from the thermoplastic veils included as a toughening material. This work demonstrates that the vitrimer formulation presented meets the requirements of current matrices for aeronautic-grade carbon-reinforced composites

XIV Jornada de Investigación 2023

Eje temático I: derecho, cultura y sociedad: En este eje tamático, se presentan ponencias que tienen como propósito analizar y explicar críticamente, a través de la investigación científica y desde el enfoque interdisciplinar, los derechos humanos, el proceso de estructuración de La convivencia y la equidad en la vivencia de los derechos; los valores, las costumbres, las normas, los estilos de vida, el uso de artefactos y la organización social; los procesos de desarrollo espiritual, de conocimiento científico, de desarrollo tecnológico y estético, y la convivencia y sus implicaciones en lo público y lo privado. Eje temático II: desarrollo humano y sostenible. El segundo eje temático que abordó la XII Jornada de Investigación fue desarrollo humano y sostenible, con ponencias que abarcaron todos aquellos aspectos que van, desde el desarrollo y bienestar individual, pasando por los estudios de las comunidades, para llegar a una comprensión global de la sostenibilidad como un factor determinante de existencia de las sociedades. Eje temático III: gestión y tecnología al servicio de la sociedad. Finalmente, en la XII Jornada de Investigación, se trabajóel eje temático gestión y tecnología al servicio de la sociedad, en el cual se presentaron, desde las diferentes disciplinas, ponencias que aportaron al campo del desarrollo productivo y a la solución de los problemas de la sociedad a través de las oportunidades que una buena gestión y un apropiado uso de la tecnología ofrece. (Tomado de la Fuente)EJE TEMÁTICO I: DERECHO, CULTURA Y SOCIEDAD La respuesta económica a la pandemia dentro del Estado social de derecho colombiano. Los espacios intermediarios como contenedores de experiencias significativas. Análisis del estilo lingüístico aplicado a la psicología jurídica. ¿Dejar o transformar? Cinco puntos para entender la ciudad contemporánea. Studiositas y verdad en la educación centrada en la persona. Los derechos de autor en el contrato de trabajo y de prestación de servicios. Afectación de los derechos sexuales reproductivos femeninos durante el conflicto armado en Colombia. Problemas del acceso a la justicia del campesinado de los páramos de Sumapaz y Santurbán. Vulneración del derecho al agua potable en La Guajira: una falta de garantías. Derechos humanos e inteligencia militar: el dilema de la primacía del interés general sobre el particular. Cuantificación del dolor humano por parte de la justicia colombiana. Retos tecnológicos en el derecho vs. Limitaciones en Colombia en las poblaciones más vulnerables. Construir identidad territorial a través del corredor socioambiental Los Nevados. La naturaleza en la arquitectura: una mirada a la arquitectura del siglo XX. Contrato de trabajo del futbolista profesional. La baja educación en las zonas rurales por consecuencia del conflicto armado y la corrupción en el Estado colombiano. Incidentes de la migración venezolana en el ámbito normativo nacional colombiano e internacional. Legalización definitiva del consumo adulto del cannabis en Colombia: un debate jurídico y constitucional. Wawamia jai, síndrome propio de la cultura: una caracterización de los signos y síntomas de una enfermedad cultural del pueblo indígena emberá-katío. La cruda realidad del reclutamiento de niños, niñas y adolescentes en el conflicto armado en Colombia: una visión nacional e internacional. EJE TEMÁTICO II: DESARROLLO HUMANO Y SOSTENIBLE Migración venezolana en Colombia: perspectiva crítica sobre el derecho de acceso a la salud. El estrés laboral. Una imagen no es tradición: la actualidad de la vivienda raizal en el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina. Aprendizajes del proceso de diseño basado en la investigación: caso de estudio barrio Concepción Norte, Bogotá, Colombia. Sumapaz como territorio potencial hídrico y patrimonio paisajístico y cultural: modelo de región sostenible. Revisión sistemática del liderazgo digital desde las competencias digitales. Intervenciones psicológicas basadas en evidencia: tendencias actuales. Herramientas pedagógicas para la concientización de la comunidad a partir del reconocimiento de la memoria histórica en el barrio San Benito, Bogotá, Colombia. Diseño sostenible como factor diferencial en la reconversión industrial de las curtiembres en el barrio San Benito, Bogotá, Colombia. Motivación escolar como factor relacionado con el rendimiento académico en estudiantes en extraedad en la Institución Educativa Distrital República de México, sede B, jornada mañana. La realidad de los objetos artificiales. Performance en nuestro diario vivir. ¿Es necesario la modificación del lugar para satisfacer las necesidades del ser humano? ¿Es necesario hacer modificaciones al espacio natural para generar cultura? La arquitectura como síntesis entre los objetos con propósito o sin él. La creación de los objetos y sus impactos en el mundo. ¿Cuáles son los determinantes de las brechas de competencia laboral en el departamento de Cundinamarca, Colombia? Buenas prácticas de habitabilidad. Reconocimiento de la arquitectura doméstica tradicional en Colombia como una pauta de identidad para el diseño de nuevas viviendas. Validación de un instrumento para evaluar la procrastinación académica. Escala de medición de la soledad BATAN. Contraste entre el instrumento para medir la resiliencia en adultos jóvenes de Colombia (CLANP) con CD-RISC 10. Finlandia y naturaleza: país modelo en ratificación de normas y tratados para la protección de los derechos de la naturaleza. EJE TEMÁTICO III: GESTIÓN Y TECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD Aplicación de una tecnología limpia desde el diseño resiliente: simulación de un módulo básico de vivienda social en la ciudad de Tunja, Colombia. Recorrido virtual de la Universidad Católica de Colombia Sede Claustro para la inducción de estudiantes y docentes. Evaluación de eficiencia de un prototipo de un sistema de atrapanieblas tipo NRP 3.0 para la vereda Gaunza Arriba, municipio de Guateque, departamento de Boyacá, Colombia. Sistema de Información para la Coordinación de Trabajos de Grado del Programa de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Católica de Colombia (SIGETG). Estrategias de sostenibilidad para la reducción de la huella hídrica en la vivienda de la Costa Caribe. Sistema de evaluación de resultados de aprendizaje de la Facultad de Psicología de la Universidad Católica de Colombia. Identificación de tendencias en la implementación de DevOps a partir de una revisión sistemática. Desarrollo de un algoritmo de trading para operar el mercado de divisas a través de ondas de Elliott y números de Fibonacci. Los derechos humanos en el espacio de la inteligencia artificial. Construcción de paz a través del ciberactivismo en redes sociales de cuatro organizaciones juveniles de Bogotá. Las redes sociales digitales como herramienta educativa: una propuesta de investigación-innovación. Videojuego de realidad virtual sobre la extracción y el tráfico ilegal de la fauna silvestre en Colombia. Arquitectura de la información de la plataforma de inteligencia artificial para el estudio neurocognitivo y el apoyo a la salud mental. Inmersión sobre la innovación: perspectivas sobre el derecho al trabajo y la inteligencia artificial en el servicio de justicia. El ciberterrorismo en la legislación colombiana: un análisis desde la criminología. Modelo de fabricación digital de diseño sostenible para vivienda social. Uso de los videojuegos en el campo educativo: ventajas y desventajas. Resolución electrónica de controversias en procesos civiles de mínima cuantía en Colombia. Estrategia de evaluación y promoción de la salud mental en el contexto universitario. Caracterización de técnicas y herramientas de inteligencia artificial utilizadas para el perfilamiento de clientes por las mipymes en Colombia. Transformar el casco urbano del municipio de Líbano, departamento del Tolima, Colombia: un proyecto parque industrial para el intercambio de saberes y revitalización ambiental. Aplicación tecnológica en agricultura urbana para promover la seguridad alimentaria en poblaciones vulnerables. CONCLUSIONE

XIII Jornada de Investigación 2022

Los desafíos en las dinámicas económicas, sociales, políticas y psicológicas han puesto de relieve la importancia de involucrar en la enseñanza universitaria actividades que conecten a los estudiantes con las realidades del contexto en el que se desarrollan; simultáneamente, hoy más que nunca se hace evidente que la ciencia, la tecnología y la innovación (CTI) son cruciales para atender los retos sociales, ambientales y económicos de las sociedades actuales. En este contexto, la Jornada de Investigación de la Universidad Católica de Colombia es quizás uno de los espacios institucionales más emblemáticos en el que se visibilizan las actividades en CTI de estudiantes, jóvenes investigadores y profesores, que buscan contribuir a la solución de problemáticas relevantes del entorno. En esta oportunidad, aproximadamente 177 autores y más de 250 espectadores se dieron cita en un escenario virtual que permitió el intercambio de saberes y conocimientos en torno a muchos temas con un lenguaje común: el bienestar de la humanidad y la respuesta efectiva a los retos que tenemos como comunidad. Esta cuarta versión de las Memorias compila las ponencias presentadas en la XIII Jornada de Investigación de 2022, enmarcadas en los tres ejes temáticos de investigación que tiene la Universidad Católica de Colombia: i) Derecho, Cultura y Sociedad, ii) Desarrollo Humano y Sostenible, y iii) Gestión de la Tecnología al Servicio de la Sociedad. Desde la Dirección Central de Investigaciones nos encontramos profundamente agradecidos con todos y cada uno de los participantes, y nos sentimos aún más orgullosos por la calidad de los trabajos presentados. Sea esta la oportunidad para hacer extensiva una felicitación a los autores y a las diferentes Unidades Académicas que, con su compromiso e invaluable labor, permitieron que este evento se desarrollara con éxito.Persona, hospitalidad y construcción de comunidad desde la fraternidad. José Martí: acerca de la libertad en la condición humana. Moda, imagen y alimentación: una tríada para el bien y para el mal. Lecciones de la pandemia de covid-19: conflictos entre la protección jurídica de las patentes farmacéuticas y el interés general de la salud pública. Psicología y sexualidad: propuesta para la formación de psicólogos colombianos. Estrategias para el desarrollo de herramientas que fomentan el aprendizaje para el reconocimiento y la apropiación del patrimonio cultural. Análisis descriptivo de relatos honestos y deshonestos por medio del sistema de evaluación global. El uso de la herramienta LIWC para el estudio de relatos altruistas y prosociales. ¿De qué manera influyen las redes sociales como medio de información en campañas políticas?. Sistema de Seguridad Social en Colombia: una crisis deficitaria que se refuerza con el tiempo. Turismo sexual en menores de edad: problemática endémica en el territorio colombiano. Transgresión de los derechos humanos en relación con los asesinatos de líderes sociales en el Estado colombiano. El nuevo escenario para la procedencia de la eutanasia en Colombia: una mirada desde los derechos humanos. Protección de los derechos de la infancia frente a los grupos al margen de la ley. El derecho a un nivel de vida adecuado: un enfoque hacia el desplazamiento forzado de los pueblos indígenas. Tráfico de órganos humanos: delito transnacional que vulnera los derechos humanos y su regulación en el marco jurídico colombiano. Transgresión de los derechos a la vida y la libertad en el sistema penitenciario como consecuencia de la violencia social. Acceso a la justicia colombiana en tiempos de SARS-CoV-2. Prioridades para la administración de justicia penal en Colombia: ¿balanceando espectáculo e indicadores de eficacia? Desarrollo de competencias para la investigación en neuropsicología: experiencia del semillero experimental. La dificultad al ingreso de los centros geriátricos. Principio de realidad sobre la formalidad constitucional en contrato verbal laboral en un satélite del Consultorio Jurídico de la Universidad Católica de Colombia. La pena de muerte en colisión con los derechos fundamentales. Maternidad subrogada: objetificación y vulneración de los derechos de la mujer. Una dieta inconsciente hacia el vegetarianismo. Sistema de evaluación del bienestar gerontológico para un diseño arquitectónico sostenible. Caso de estudio: hogar de paso San Francisco de Asís, Villavicencio, Meta. Revisión sistemática interacción líder-colaborador: futuras investigaciones. Análisis conceptual del talento académico desde los modelos teóricos que lo sustentan. Identificación de potenciales factores de riesgo suicida: una mirada contextual. La regulación emocional en tiempos de coronavirus. GEES: Guía de Evaluación de Edificaciones Sostenibles, vivienda de interés social, clima cálido húmedo. Estructura proyectual y sostenible para el diseño y desarrollo de un modelo de vivienda de madera en San Andrés y Providencia, Colombia. Innovación social para la gestión territorial. Construcción de material didáctico para el entrenamiento en habilidades de regulación emocional e interpersonales dirigidas a poblaciones expuestas a situaciones de violencia política. Alternativas sostenibles de modelos de desarrollo industrial. La ruralidad dentro de los procesos del desarrollo local en Usme. Se ha dejado de dibujar arquitectura con las manos. Calidad de vida, bienestar y felicidad en el trabajo: una revisión sistemática de la literatura científica, 2011-2021. Autonomía, autorregulación y educación moral: reflexiones desde la psicología del desarrollo moral. Características de los niños, niñas y adolescentes expuestos a contextos de conflicto armado en Colombia. Revisión bibliométrica de artículos sobre la crianza en niños, niñas y adolescentes colombianos. Narrativas sociales en el proceso de cualificación de lo público La habitación exterior como extensión de la vivienda. Utilización de nanopartículas magnéticas Fe3O4 y ozono para la degradación/eliminación de azul de metileno en agua residual textil. Estudio paramétrico de un modelo numérico Fem de un ensayo CBR. ¿Cómo construir identidad de manera incluyente a partir del reconocimiento de patrimonio cultural construido?. Veracidad de los resultados del ensayo de penetración dinámica de CONO(PDC). Análisis de texto a partir del procesamiento de lenguaje natural para identificar sintomatología depresiva en redes sociales. Análisis de texto para la detección de depresión en comentarios de usuarios de la red social Instagram. Diseño y desarrollo de un videojuego para evaluar la interacción de las redes atencionales en la sintomatología depresiva. Herramienta tecnológica para el apoyo en la detección de sintomatología ansiosa en jóvenes. Optimización del despliegue de aplicaciones web a partir de computación en nube sin servidor. Prototipo alfa de un videojuego serio para el apoyo en la detección de sintomatología depresiva en adultos jóvenes. La importancia de la visualización de datos en la era del Big Data y sus herramientas. Prototipo de sensor para el registro electroencefalográfico. Prototipo de un algoritmo basado en inteligencia artificial para el apoyo a especialistas en el diagnóstico del Alzheimer. Evaluación posocupacional del confort térmico en la vivienda social: análisis de una revisión sistemática prisma desde el diseño resiliente. Inteligencia artificial, problema u oportunidad para el Derecho. Impacto en el empleo en relación con las TIC y la inteligencia artificial. Neuroprivacidad. El test de asociación implícita, un paradigma que permite abordar nuestras actitudes inconscientes. ¿Cuál es el límite del uso de las tecnologías frente al derecho de información y de la libre expresión?. Tendencias de fijación de precios basados en el valor: un análisis desde la minería de datos. Recorrido virtual de la Universidad Católica de Colombia Sede Claustro para la inducción de estudiantes y docentes. Introducción a la bioarquitectura del paisaje, cartilla Paisaje, ambiente y tecnología. Descripción plan piloto (Choachí). Caracterización de las habilidades específicas para el reconocimiento del patrimonio cultural – Borde urbano sur oriental de Bogotá. Videojuego para estimular la memoria episódica en pacientes con deterioro cognitivo leve: validación de contenido. CONCLUSIONESTercera edició