[EN] Fibre reinforced polymer composites, represent a great technological advance and are present in many objects in our lives. Composites stand out for their excellent mechanical properties and low weight compared to other materials. Nevertheless, composites have generated serious environmental problems, due to their non-biodegradable nature and petroleum-based origin. In the context of sustainable development, an increasing environmental consciousness has encouraged the researchers to develop environmentally friendly polymers and composites. The purpose of this Ph.D. Thesis is to manufacture and characterise Green Composites, derived from renewable resources, a natural fibre woven fabric of flax and a bio-based epoxy resin, by means of Liquid Composite Moulding Processes (LCM Processes). The methodology used involves experimental techniques of Thermogravimetric Analysis (TGA), Morphological Analysis (Scanning Electron Microscopy-SEM), Mechanical Analysis, measurement of the permeability of the reinforcement, and water absorption process. Natural fabric and bioresin are characterised from the point of view of the composite manufacture, with the objective of assessing their characteristics for use as reinforcement and matrix. The impregnation and compaction behaviour of the reinforcement in the manufacturing stages has been evaluated with the experimental measurement of its permeability, and by means of compression tests. Bioresin cure kinetics model has been obtained and proposed from the results of thermal degradation process of the cure resin, through TGA analysis. Mechanical, thermal and water absorption behaviour of Green Composites have been characterised. Tensile and flexural mechanical properties have been assessed as a function of fibre volume fraction. Composites have been immersed in water to study their water absorption behaviour and its effect on mechanical properties, including morphological analysis. The thermal analysis (TGA) has shown that thermal stability of natural fabric and composite, is assured during the manufacture and the service life. The validation of the results of the reinforcement and matrix characterisation has been carried out using a commercial software of LCM processes simulation to composite manufacture. It can be concluded that the methodology proposed has permitted the suitable study and assessment of the materials and composite. It is possible that Liquid Composite Moulding Processes could be used to manufacture green composites successfully, with renewable flax fibre and bioepoxy matrix. Their good mechanical properties and water absorption behaviour, become green composites in a potential sustainable alternative to replace traditional synthetic composites, as glass fibre reinforced composites, to the use in certain engineering applications. / [ES] Los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras "Composites", representan un gran avance tecnológico y están presentes en multitud de objetos en nuestra vida. Destacan por sus buenas propiedades mecánicas y su reducido peso, en comparación a otros materiales. Sin embargo, han generado graves problemas medioambientales, debido a su naturaleza no biodegradable y a su origen derivado del petróleo. En el contexto del desarrollo sostenible, el aumento de la conciencia medioambiental, ha animado a los investigadores a desarrollar polímeros y composites respetuosos con el medio ambiente. El propósito de la presente Tesis Doctoral es fabricar y caracterizar Green Composites, desarrollados a partir de recursos renovables, un tejido de fibra natural de lino y una bioresina epoxi, mediante procesos de transferencia de resina líquida-Procesos LCM. Para ello, se ha utilizado una metodología basada en técnicas experimentales de análisis termogravimétrico (TGA), análisis morfológico (microscopía electrónica de barrido-SEM), análisis mecánico, medida de la permeabilidad del refuerzo, y proceso de absorción de agua. El tejido natural y la bioresina se caracterizan desde el punto de vista de la fabricación del composite, con el objetivo de estudiar sus características para su uso como refuerzo y matriz. El comportamiento del refuerzo en las etapas de impregnación y compactación se ha evaluado con la medida experimental de su permeabilidad, y mediante ensayos de compresión. Se ha obtenido y propuesto modelo de la cinética de la reacción de curado de la bioresina, a partir de los resultados del proceso de descomposición térmica de la resina curada con análisis TGA. Los Green Composites se han caracterizado en base a su comportamiento mecánico, térmico y de absorción de agua. Se han estudiado sus propiedades mecánicas a tracción y flexión en función del contenido en fibra. Los composites han sido sometidos a un proceso de absorción por inmersión en agua, para estudiar su comportamiento y su efecto en las propiedades mecánicas, incluyendo el análisis morfológico. El análisis térmico (TGA) ha mostrado que la estabilidad térmica del tejido natural y del composite, está garantizada durante la fabricación y vida en servicio. Los resultados de la caracterización del refuerzo y matriz han sido validados en un software comercial de simulación de procesos LCM para la fabricación de composites. Se puede concluir que la metodología propuesta ha permitido la correcta caracterización de los materiales y del composite. Es posible fabricar con éxito mediante procesos de transferencia de resina líquida Green Composites, a partir de fibra de lino en matriz epoxi de origen renovable. Sus buenas propiedades mecánicas y su comportamiento ante la absorción de agua, los convierte en una potencial alternativa sostenible para reemplazar a tradicionales composites sintéticos, como los reforzados con fibra de vidrio, en ciertas aplicaciones de uso en ingeniería. / [CA] Els materials compostos de matriu polimérica reforçats amb fibres "Composites", representen un gran avanç tecnològic i estan presents en multitud de objectes de la nostra vida. Destaquen per les seues bones propietats mecàniques i el seu reduït pes, en comparació a altres materials. No obstant això, han generat greus problemes mediambientals, per la seua naturalesa no biodegradable i al seu origen derivat del petroli. En el context del desenvolupament sostenible, el augment de la consciència mediambiental, ha animat els investigadors a desenvolupar polímers i composites respectuosos amb el medi ambient. El propòsit de la present Tesi Doctoral és fabricar i caracteritzar Green Composites, desenvolupats a partir de recursos renovables, un teixit de fibra natural de lli i una bioresina epoxi, mitjançant processos de transferència de resina líquida-Processos LCM. Per a això, s'ha utilitzat una metodología basada en tècniques experimentals d'anàlisi termogravimètric (TGA), anàlisi morfològic (microscòpia electrònica de rastreig - SEM), anàlisi mecànic, mesura de la permeabilitat del reforç, i procés d'absorció d'aigua. El teixit natural i la bioresina es caracteritzen des del punt de vista de la fabricació del composite, amb l'objectiu d'estudiar les seues característiques per al seu ús com a reforç i matriu. El comportament del reforç en les etapes d'impregnació i compactació s'ha avaluat amb la mesura experimental de la seua permeabilitat, i per mitjà d'assaigs de compressió. S'ha obtingut i proposat model de la cinètica de la reacció de curat de la bioresina, a partir dels resultats del procés de descomposició tèrmica de la resina curada amb anàlisi TGA. Los Green Composites s'han caracteritzat en base al seu comportament mecànic, tèrmic i d'absorció d'aigua. S'han estudiat les seues propietats mecàniques a tracció i flexió en funció del contingut en fibra. Els composites han sigut sotmesos a un procés d'absorció per immersió en aigua, per a estudiar el seu comportament i el seu efecte en les propietats mecàniques, incloent l'anàlisi morfològic. L'anàlisi tèrmic (TGA) ha mostrat que la estabilitat tèrmica del teixit natural i del composite, està garantida durant la seua fabricació i vida útil. Els resultats de la caracterització del reforç i matriu han sigut validats en un software comercial de simulació de processos LCM per a la fabricació de composites. Es pot concloure que la metodologia proposta ha permés la correcta caracterització dels materials i del composite. És possible fabricar amb èxit Green Composites, mitjançant processos de transferència de resina líquida, a partir de fibra de lli en matriu epoxi d'origen renovable. Les seues bones propietats mecàniques i el seu comportament davant l'absorció d'aigua, els convertixen en una potencial alternativa sostenible per a reemplaçar a tradicionals composites sintètics, com els reforçats amb fibra de vidre, en certes aplicacions d'ús en enginyeria. / Muñoz Dominguez, E. (2016). Fabricación y Caracterización de Green Composites con Bioresina y Tejido de Fibra Natural de Lino mediante Moldeo por Transferencia de Resina [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61299

[ES] Los Nanotubos (CNTs) y Nanofibras de Carbono (CNFs) son materiales de nueva generación que tienen características mejores que los materiales convencionalmente utilizados. Los Nanotubos están formados por carbono, siendo su unidad elemental un plano de grafito enrollado cilíndricamente creando tubos de diámetro nanométrico. Por otro lado, las Nanofibras son materiales intermedios entre las habituales fibras de carbono y los CNTs, las cuales se han desarrollado con la finalidad de obtener fibras de carbono nanométricas y pudiendo reemplazar a los CNTs, de una forma más económica y pudiéndose obtener en grandes cantidades. Todo ello, ha llevado a que estos materiales susciten grandes intereses como consecuencia de sus variadas aplicaciones posibles, provocando que se haya trabajado en optimizar y trasladar su proceso de producción a nivel industrial y cada día sean más atractivos. La conveniencia de utilizar estos productos radica en sus excelentes propiedades mecánicas, alta conductividad térmica y eléctrica, así como buena estabilidad a altas temperaturas. Todo ello hace que este tipo de materiales sea muy interesante para ser empleado como refuerzo en matrices termoplásticas. Sin embargo, los materiales compuestos que se ha conseguido obtener hasta la fecha presentan unas propiedades muy inferiores a las inicialmente esperadas, debido a la naturaleza de los materiales y la elevada incompatibilidad existente entre la matriz polimérica y el nano-refuerzo. Ésta provoca la aglomeración de las partículas y la formación de una interfase polímeronanopartícula de malas propiedades mecánicas, donde la transferencia de tensión entre la matriz y el refuerzo no es efectiva. En busca de alternativas a esta problemática, el presente trabajo trata de evaluar como evolucionas distintas propiedades, como las mecánicas, térmicas, reológicas y/o eléctricas, en los materiales desarrollados tras la incorporación de distintas cantidades tanto de CNFs como de CNTs a una matriz de Polipropileno, mediante un proceso de mezclado en fundido o compounding. En un último estudio, se ha analizado cómo evolucionan las propiedades eléctricas o antiestáticas de estos materiales al ser sometidos a subsiguientes procesados con aportes térmicos (Tª) como son la extrusión de monofilamento y la posterior impresión 3D del mismo, para transformarse en una pieza final. / [CA] Els Nanotubs (CNTs) i Nanofibres de Carboni (CNFs) són una nova generació de materials que presenten unes propietats superiors als materials convencionalment utilitzats. Els CNTs són uns materials formats per carboni, on la unitat bàsica és un pla grafític enrotllat que forma un cilindre, formant uns tubs el diàmetre dels quals és de l'ordre d'alguns nanòmetres. Les CNFs per part seua, es consideren com a materials intermedis entre les fibres de carboni convencionals i els CNTs, desenvolupades a fi de produir unes fibres de carboni de grandària nanométrica alternatives als nanotubs, més econòmiques i amb la possibilitat de ser produïdes en grans volums. Tot això, ha portat al fet que aquests materials susciten grans interessos a causa de les seues múltiples possibles aplicacions, provocant que s'haja treballat a optimitzar i traslladar el seu procés de producció a nivell industrial i cada dia siguen més atractius. La conveniència d'utilitzar aquests productes radica en les seues excel·lents propietats mecàniques, alta conductivitat tèrmica i elèctrica, així com bona estabilitat a altes temperatures. Tot això fa que aquest tipus de materials siga molt interessant per a ser emprat com a reforç en matrius termoplàstiques. No obstant això, els materials compostos que s'ha aconseguit obtindre fins hui presenten unes propietats molt inferiors a les inicialment esperades, a causa de la naturalesa dels materials i l'elevada incompatibilitat existent entre la matriu polimèrica i el nano-reforç. Aquesta provoca l'aglomeració de les partícules i la formació d'una interfase polímer-nanopartícula de baixes propietats mecàniques, on la transferència de tensió entre la matriu i el reforç no és efectiva. A la recerca d'alternatives a aquesta problemàtica, el present treball tracta d'avaluar com evoluciones diferents propietats, com les mecàniques, tèrmiques, reològiques i/o elèctriques, en els materials desenvolupats després de la incorporació de diferents quantitats tant de CNFs com de CNTs a una matriu de Polipropilè, mitjançant un procés de barrejat en fos o compounding. En un últim estudi, s'ha analitzat com evolucionen les propietats elèctriques o antiestàtiques d'aquests materials en ser sotmesos a subsegüents processaments amb aportacions tèrmiques (Tª) com són l'extrusió de monofilaments i la posterior impressió 3D d'aquest, per a transformar-se en una peça final. / [EN] Nanotubes (CNTs) and Carbon Nanofibers (CNFs) are a new generation of materials that present superior properties to conventionally used materials. CNTs are materials made of carbon, where the basic unit is a rolled graphite plane that forms a cylinder, forming tubes whose diameter is of the order of a few nanometres. For their part, CNFs are considered as intermediate materials between conventional carbon fibres and CNTs, developed in order to produce nano-sized carbon fibres that are alternatives to nanotubes, cheaper and with the possibility of being produced in large volumes. . All this has led to these materials arousing great interest due to their multiple possible applications, causing work to be done to optimize and transfer their production process to an industrial level and become more attractive every day. The convenience of using these products lies in their excellent mechanical properties, high thermal and electrical conductivity, as well as good stability at high temperatures. All this makes this type of material very interesting to be used as reinforcement in thermoplastic matrices. However, the composite materials that have been obtained to date have much lower properties than those initially expected, due to the nature of the materials and the high incompatibility between the polymeric matrix and the nanoreinforcement. This causes the agglomeration of the particles and the formation of a polymer-nanoparticle interface with poor mechanical properties, where the transfer of tension between the matrix and the reinforcement is not effective. In search of alternatives to this problem, this work tries to evaluate how different properties evolve, such as mechanical, thermal, rheological and / or electrical, in the materials developed after the incorporation of different amounts of both CNFs and CNTs to a matrix. Polypropylene, through a melt mixing process or compounding. In a last study, it has been analysed how the electrical or antistatic properties of these materials evolve when subjected to subsequent processing with thermal inputs (Tª) such as the extrusion of monofilament and the subsequent 3D printing of it, to become a final piece . / Peris Abad, F. (2021). Desarrollo de materiales compuestos mediante la modificación de matrices de polipropileno por adición de nanofibras de carbono y nanotubos de carbono para su utilización en el sector textil [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165209

[ES] En los últimos años, se ha incrementado la sensibilidad en torno a las cuestiones ambientales derivadas del uso de los materiales poliméricos basados en el petróleo y el impacto de éstos en el medio ambiente. La concienciación social y ambiental adquirida por parte de los consumidores hace que industrias tradicionales, como la del juguete, donde el uso del plástico está ampliamente extendido, desee adaptarse voluntariamente a la demanda del mercado y las empresas quieran desarrollar nuevas líneas de producto empleando materiales más ecológicos y sostenibles. El principal objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo y caracterización de biocomposites (biocompuestos) obtenidos a partir de una matriz polimérica procedente de fuentes renovables y biodegradable, concretamente almidón termoplástico (TPS), y como relleno, cáscara de almendra en polvo (ASP), aptos para ser procesados por inyección cuyas propiedades mecánicas, térmicas y estéticas permitan su uso en el sector del juguete. En un primer bloque, esta investigación estudia la influencia de la variedad de cáscara de almendra en las propiedades finales del biocomposite TPS/ASP desarrollado. Para ello, se seleccionan cinco variedades de almendra: Desmayo Rojo, Largueta, Marcona, Mollar y una mezcla comercial de variedades desconocidas, ya suministrada en formato polvo. También se estudia la influencia del tamaño de partícula de dicha carga (menor a 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm y 0.125<p<0.250 mm) considerando una cantidad fija de ASP (30 % en peso). Finalmente, se analiza el efecto del contenido de ASP (5-30 % en peso). Para ello, los diferentes biocomposites son fabricados mediante técnicas convencionales de extrusión e inyección. Se emplea una metodología basada en diferentes técnicas experimentales para la determinación de las propiedades mecánicas (ensayos de tracción, flexión, impacto Charpy y dureza Shore D), propiedades térmicas (análisis calorimétrico (DSC) y termogravimétrico (TGA)), medidas colorimétricas (CIELab) y análisis morfológico (SEM). En general, de este primer bloque se concluye que, la adición de ASP al TPS aumenta la rigidez del material y disminuye su deformación a rotura, la resistencia al impacto y la resistencia térmica con respecto a la matriz polimérica TPS. La incorporación de ASP proporciona un acabado similar a la madera. Una vez seleccionada la variedad, el tamaño de partícula y el contenido de ASP más adecuado, se considera mejorar la interacción carga/matriz con objeto de incrementar las propiedades mecánicas que se han visto afectadas por la adición de la carga. Los métodos de compatibilización que se han llevado a cabo para ello han sido mediante la incorporación de sustancias de origen renovable. En concreto, los compatibilizantes de origen renovable empleados en esta tesis doctoral son tres aceites vegetales epoxidados (EVOs): el aceite de linaza epoxidado (ELO), el aceite de soja epoxidado (ESBO) y el aceite de maíz epoxidado (ECO). Los diferentes EVOs se han incorporado entre 5-20 phr. La caracterización de las propiedades de los bicomposites desarrollados se realiza de forma análoga a los obtenidos en el primer bloque. Los resultados obtenidos muestran una notable mejora de las propiedades mecánicas con el empleo de estos compatibilizantes derivados de aceites vegetales. Además, la adición de estas sustancias tiene un efecto estabilizante en la desintegración del material. Finalmente, se estudia si es posible reprocesar el TPS y el biocomposite TPS/ASP y cómo afecta el reprocesado de estos biomateriales a sus propiedades finales (estéticas, mecánicas y térmicas). A pesar de la progresiva degradación del material, en ambos casos, es técnicamente factible volver a procesar el material al menos tres veces sin necesidad de incorporar material virgen. / [CA] En els últims anys, s'ha incrementat la sensibilitat entorn a les qüestions ambientals derivades de l'ús dels materials polimèrics basats en el petroli i l'impacte d'aquests en el medi ambient. La conscienciació social i ambiental adquirida per part dels consumidors fa que indústries tradicionals, com la del joguet, on l'ús del plàstic està àmpliament estés, desitge adaptar-se voluntàriament a la demanda del mercat i les empreses vullguen desenvolupar noves línies de producte emprant materials més ecològics i sostenibles. El principal objectiu d'aquesta tesi doctoral és el desenvolupament i caracterització de biocomposites obtinguts a partir d'una matriu polimèrica procedent de fonts renovables i biodegradable, concretament almidó termoplàstic (TPS), i com a càrrega, pols de corfa d'ametla (ASP), aptes per a ser processats per injecció, les propietats mecàniques, tèrmiques i estètiques de les quals, permeten el seu ús en el sector del joguet. En un primer bloc, aquesta investigació estudia la influència de la varietat de corfa d'ametla, en les propietats finals del biocomposite de TPS/ASP desenvolupat. Per a això, se seleccionen cinc varietats d'ametla: Desmai Roig, Largueta, Marcona, Mollar i una mescla comercial de varietats desconegudes, ja subministrada en format de pols. També s'estudia la influència del tamany de partícula (menor a 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm i 0.125<p<0.250 mm) considerant una quantitat fixa d'ASP (30 % en pes). Finalment, s'analitza l'efecte del contingut d'ASP (5-30 % en pes). Per a això, els diferents biocomposites són fabricats mitjançant tècniques convencionals d'extrusió i injecció. S'empra una metodologia basada en diferents tècniques experimentals per a la determinació de les propietats mecàniques (assajos de tracció, flexió, impacte Charpy, duresa Shore D), propietats tèrmiques (anàlisis calorimètric (DSC) i termogravimètric (TGA), mesures colorimètriques (CIELab) i anàlisi morfològic (SEM). D'aquest primer bloc es conclou que, l'addició d'ASP al TPS augmenta la rigidesa del material, disminuïx la seua deformació a ruptura, la resistència a l'impacte i la resistència tèrmica respecte a la matriu polimèrica TPS. La incorporació d'ASP, proporciona un acabat similar a la fusta. Una vegada seleccionada, la varietat, el tamany de partícula i el contingut d'ASP més adequat, es considera millorar la interacció càrrega/matriu a fi d'incrementar les propietats mecàniques que s'han vist afectades per l'addició de la càrrega. Les tècniques de compatibilització que s'han dut a terme en aquest treball ha sigut mitjançant la incorporació de substàncies d'origen renovable. En concret, els compatibilitzants d'origen renovable utilitzats en aquesta tesi doctoral són tres olis vegetals epoxidats (EVOs): l'oli de llinosa epoxidat (ELO), l'oli de soja epoxidat (ESBO) i l'oli de panís epoxidat (ECO). Els diferents EVOs s'han incorporat entre 5-20 phr. La caracterització de les propietats dels bicomposites desenvolupats es realitza de forma anàloga als obtinguts en el primer bloc. Els resultats obtinguts mostren una notable millora de les propietats mecàniques amb l'ús d'estos compatibilitzants derivats d'olis vegetals. A més, l'addició de EVOs té un efecte estabilitzant en la desintegració del material. Finalment, si és possible reprocessar el TPS i el biocomposite TPS/ASP i com afecta el reprocessat d'estos biomaterials a les seues propietats finals (estètiques, mecàniques i tèrmiques). Malgrat la progressiva degradació del material, en ambdós casos, és tècnicament factible tornar a processar el material almenys tres vegades sense necessitat d'incorporar material verge. / [EN] In recent years, there has been a growing awareness of the environmental issues arising from the use of petroleum-based polymeric materials and their impact on the environment. The social and environmental awareness consumers now have makes traditional industries, such as the toy industry, where the use of plastic is widespread, want to voluntarily adapt to market demand and develop new product lines using more ecological and sustainable materials. The main objective of this doctoral thesis is the development and characterisation of biocomposites developed from a polymeric matrix of renewable and biodegradable sources, specifically thermoplastic starch (TPS), and as a filler, almond shell powder (ASP), suitable for processing by injection moulding whose thermal-mechanical and aesthetic properties allow their use in the toy sector. In the first block, the influence of the variety of almond shells on the final properties of the polymeric matrix is studied. For this purpose, five varieties are selected: Desmayo Rojo, Largueta, Marcona, Mollar, and a commercial mixture of unknown varieties, already supplied in powder form. The influence of particle size (smaller than 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm and 0.125<p<0.250 mm) is also studied considering a fixed amount of ASP (30 %). Finally, the effect of ASP content (5-30 %) is analysed. For this purpose, the different biocomposites are manufactured by conventional extrusion and injection techniques. A methodology based on different experimental techniques is used to determine the mechanical properties (tensile, flexural, Charpy impact, Shore D hardness), thermal properties (calorimetric analysis (DSC), and thermogravimetric analysis (TGA), colorimetric measurements (CIELab), and morphological analysis (SEM). In general, it is concluded from this first block that the addition of ASP to the TPS increases the stiffness of the material, but then decreases its deformation at break, impact resistance and thermal resistance in respect to the TPS polymeric matrix. The addition of ASP provides a wood-like finish. Once the most suitable variety, particle size, and ASP content have been selected, consideration is given to improving the particle/matrix interaction. The compatibilisation techniques carried out in this work have been through the incorporation of substances of renewable origin. The compatibilisers of renewable origin used in this doctoral thesis are three epoxidised vegetable oils (EVOs): epoxidised linseed oil (ELO), epoxidised soybean oil (ESBO) and epoxidised corn oil (ECO). The different EVOs have been incorporated between 5-20 phr. The results obtained show a remarkable improvement of the mechanical properties with the use of vegetable oil-derived compatibilisers. Moreover, the addition of EVOs has a stabilising effect on the disintegration of the material. Finally, it is studied how the reprocessing of TPS and TPS/ASP biocomposite affects their final characteristics. Despite the progressive degradation of the material, in both cases, it is technically feasible to reprocess the material at least three times without the need to incorporate virgin material. / Ibáñez García, A. (2021). Desarrollo y caracterización de biocomposites con cáscara de almendra para el sector juguetero [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172341

[ES] Los materiales compuestos reforzados con fibra son ampliamente utilizados en diversos sectores, como el aeroespacial y el de automoción. Tras su conformado, estos materiales necesitan procesos de mecanizado para eliminar el material sobrante y facilitar la unión entre piezas. Debido a la naturaleza heterogénea y la anisotropía de estos materiales, su comportamiento ante el mecanizado es diferente que los metálicos. Las fibras abrasivas provocan un rápido desgaste de la herramienta y, además, la aparición del delaminado puede hacer necesario el reprocesado o rechazo de las piezas. El delaminado es un defecto que provoca la separación de capas del material compuesto y hace que la pieza presente un aspecto deshilachado en el borde mecanizado porque la herramienta dobla las fibras en vez de cortarlas, además de poder producir un daño superficial en la pieza. En esta tesis se ha abordado el estudio experimental del fresado de materiales compuestos reforzados con fibra de basalto, en concreto, en la operación de contorneado. En el mecanizado de este material se ha estudiado el desgaste de la herramienta, el acabado superficial y el delaminado, analizando la influencia de los parámetros de corte (velocidad, avance y profundidad de pasada), y de las características del material compuesto (volumen y orientación de fibra). Con respecto al material de las fibras, casi todos los estudios existentes se han centrado en las fibras de carbono y de vidrio, no habiendo estudios con fibras de basalto, aunque este material es de origen natural y una buena alternativa a las fibras de vidrio. Con respecto al proceso de fresado, los estudios existentes en la bibliografía se han centrado más en la operación de ranurado que en la de contorneado. Una parte fundamental de la tesis se ha centrado en el estudio del delaminado. Para ello se han definido y desarrollado los diferentes aspectos teóricos que caracterizan este defecto. Además, se han cuantificado los tipos de delaminado (Tipos I y II) mediante la definición y comparación de parámetros unidimensionales y de superficie, evaluando su evolución temporal. Los parámetros unidimensionales permiten evaluar la longitud de las fibras que sobresalen o dañan la superficie, mientras que los parámetros de superficie permiten cuantificar la densidad del delaminado. Como complemento al estudio experimental, se han utilizado herramientas estadísticas (diseño de experimentos, ANOVA y modelos de regresión cuantílica) para estudiar el fresado de este tipo de materiales en relación a la rugosidad, el desgaste de la herramienta y el delaminado. / [CA] Els materials compostos reforçats amb fibra són àmpliament utilitzats en diversos sectors, com l'aeroespacial i el d'automoció. Després del seu conformat, aquests materials necessiten processos de mecanitzat per a eliminar el material sobrant i facilitar la unió entre peces. A causa de la naturalesa heterogènia i anisotropia d'aquests materials, el seu comportament davant el mecanitzat és diferent que els metàl·lics. Les fibres abrasives provoquen un ràpid desgast de l'eina i, a més, l'aparició de la delaminació pot fer necessari el reprocessament o rebuig de les peces. La delaminació és un defecte que provoca la separació de capes del material compost i fa que la peça presente un aspecte esfilagarsat en la vora mecanitzada perquè l'eina doblega les fibres en lloc de tallar-les, a més de poder produir un mal superficial en la peça. En aquesta tesi s'ha abordat l'estudi experimental del fresat de materials compostos reforçats amb fibra de basalt, en concret, en l'operació de contornejat. En el mecanitzat d'aquest material s'ha estudiat el desgast de l'eina, l'acabat superficial i la delaminació, analitzant la influència dels paràmetres de tall (velocitat, avanç i profunditat de passada), i de les característiques del material compost (volum i orientació de fibra). Respecte al material de les fibres, quasi tots els estudis existents s'han centrat en les fibres de carboni i de vidre, no havent-hi estudis amb fibres de basalt, encara que aquest material és d'origen natural i una bona alternativa a les fibres de vidre. Respecte al procés de fresat, els estudis existents en la bibliografia s'han centrat més en l'operació de ranurat que en la de contornejat. Una part fonamental de la tesi s'ha centrat en l'estudi de la delaminació. Per a això s'han definit i desenvolupat els diferents aspectes teòrics que caracteritzen aquest defecte. A més, s'han quantificat els tipus de delaminació (Tipus I i II) mitjançant la definició i comparació de paràmetres unidimensionals i de superfície, avaluant la seua evolució temporal. Els paràmetres unidimensionals permeten avaluar la longitud de les fibres que sobreïxen o danyen la superfície, mentre que els paràmetres de superfície permeten quantificar la densitat de la delaminació. Com a complement a l'estudi experimental, s'han utilitzat eines estadístiques (disseny d'experiments, ANOVA i models de regressió quantílica) per estudiar el fresat d'aquesta mena de materials i predir alguns aspectes de la rugositat, el desgast de l'eina i la delaminació. / [EN] Fiber reinforced composites are widely used in diverse fields such as aeronautics and automotive. After their shaping, these materials require machining processes to remove excess material and facilitate joining between parts. Due to the heterogeneous nature and anisotropy of these materials, their behavior when being machined is different from metallic ones. Abrasive fibers trigger fast tool wear and delamination appearance can cause piece reprocessing or discard. Delamination is a defect which induces the separation of composite layers and makes the piece present a frayed appearance on the machined edge because the tool bends the fibers instead of cutting them, in addition to producing surface damage to the piece. In this thesis, the experimental study of milling of basalt fiber reinforced composite materials has been approached, specifically, in edge trimming. In the machining of this material, tool wear, surface finish and delamination have been studied, analyzing the influence of cutting parameters (cutting speed, feed per tooth and depth of cut) and characteristics of the composite material (fiber volume fraction and fiber orientation). Regarding the fiber material, almost all existing studies have focused on carbon and glass fibers, there are no studies with basalt fibers, although this material is of natural origin and a good alternative to glass fibers. About the milling process, existing studies in the literature have focused more on the grooving operation than on the edge trimming operation. A fundamental part of the thesis has focused on the study of delamination. To characterize this defect, different theoretical aspects have been defined and developed. Additionally, different types of delamination (types I and II) have been quantified through the definition and comparison of one-dimensional and surface parameters, evaluating their temporal evolution. One-dimensional parameters allow the evaluation of the length of the fibers that protrude or damage the surface, while the surface parameters allow the quantification of the density of delaminate. As a complement to the experimental study, statistical tools (experiment design, ANOVA and quantile regression models) have been used to study the milling of this type of materials and predict certain roughness, tool wear, and delamination aspects. / Navarro Mas, MD. (2021). Análisis experimental del fresado de materiales compuestos reforzados con fibra de basalto [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177645

The main objective of this research is to study the feasibility of developing a new composite material, of entirely natural origin, obtained from the combination of industrial waste and a polymer derived from bioethanol from sugar cane. The company Licores Sinc, S.A. is dedicated to the distillation of a great variety of alcoholic drinks. Different amounts of lignocellulosic waste are produced in the process of processing the different liquors, which are not used for another sub-process. The present research focuses on the revaluation of the residue of Thymus Moroderi of this company, studying the possibility of using this residue as a load of a polymer composite, in particular a biopolyethylene obtained from sugar cane, with the aim to reduce costs, strengthen the polymer matrix and reduce environmental impact. Thymus is commonly used in the herbalist sector, as a condiment, as well as in folk medicine it is used for its stimulating action. Recent studies have shown that Thymus also possesses important antibacterial and antioxidant properties. Thymus Moroderi is a variety of the genus Thymus. Such antioxidant properties will provide a remarkable increase in the thermal stability at moderate temperatures of the biocomposite, further increasing the temperature range of processing. The main problem of this type of composite materials is that the polymeric matrix has a pronounced hydrophobic nature, whereas the lignocellulosic load is from a highly hydrophilic nature. The interactions between the plastic matrix and the filler are very weak, which causes that these types of composites present poor mechanical properties. In order to solve this problem, compatibilizing agents are employed. Through a complete mechanical, morphological, thermal and thermo-mechanical-dynamics characterization it has been chosen the optimal agent among four candidates, as well as the most adequate percentage in which to apply it. But it is also intended that this new biocomposite may be used to manufacture parts through injection molding in an industrial environment. In order to achieve this goal, a complete rheological analysis was carried out using the Cross-WLF model, as well as a computer simulation of the injection process, which was then experimentally validated using a sensorized mold. / El objetivo principal de esta investigación es estudiar la viabilidad de desarrollar un nuevo material compuesto, de origen completamente natural, obtenido de la combinación de un residuo industrial y de un polímero derivado del bioetanol de la caña de azúcar. La empresa Licores Sinc, S.A. se dedica a la destilación de una gran variedad de bebidas alcohólicas. En los procesos de elaboración de los diferentes licores se producen importantes cantidades de residuos lignocelulósicos que no se utilizan para otro subproceso. El presente trabajo de investigación se centra en la revalorización del residuo de Thymus Moroderi de esta empresa, estudiando la posibilidad de emplear este residuo como carga de un material polimérico, en concreto de un biopolietileno obtenido de la caña de azúcar, con el objetivo de abaratar costes, reforzar dicha matriz polimérica y reducir el impacto medioambiental. El Thymus ha sido y es empleado comúnmente en el sector herbolario, como especie, así como en la medicina popular por su acción estimuladora. Estudios recientes han demostrado que el Thymus posee también importantes propiedades antibacterianas y antioxidantes. El Thymus Moroderi es una variedad del genero del Thymus. Dichas propiedades antioxidantes van a proporcionar un notable aumento de la estabilidad térmica a temperaturas moderadas del biocompuesto, aumentándose además el rango de temperatura de procesamiento. La principal desventaja de este tipo de materiales compuestos es que los polímeros tienen una marcada naturaleza hidrófoba, mientras que las cargas lignocelulósicas poseen una naturaleza altamente hidrófila. Las interacciones que se producen entre la matriz plástica y las cargas de relleno son muy débiles, lo que genera que este tipo de materiales compuestos presenten unas relativamente pobres propiedades mecánicas. Para solucionar este problema son empleados los llamados agentes compatibilizantes. A través de una completa caracterización mecánica, morfológica, térmica y termo-mecánica-dinámica ha sido determinado de entre cuatro agentes cual es el más óptimo, así como el porcentaje más adecuado en el cual aplicarlo. Pero además se pretende que este nuevo biocompuesto pueda utilizarse para inyectar determinados tipos de piezas mediante moldeo en un ámbito industrial. Para ello se ha efectuado un análisis reológico completo utilizando el modelo Cross-WLF, así como una simulación informática del proceso de inyección, la cual ha sido después validada experimentalmente empleando para ello un molde sensorizado. / L'objectiu principal d'aquesta investigació és estudiar la viabilitat de desenvolupar un nou material compost, d'origen completament natural, obtingut de la combinació d'un residu industrial i d'un polímer derivat del bioetanol de la canya de sucre. L'empresa Licores Sinc, S.A. es dedica a la destil·lació d'una gran varietat de begudes alcohòliques. En els processos d'elaboració dels diferents licors es produeixen importants quantitats de residus lignocel·lulòsics que no s'utilitzen per a un altre fi. El present treball de investigació es centra en la revaloració del residu de Thymus Moroderi d'aquesta empresa, estudiant la possibilitat d'utilitzar aquest residu com a càrrega d'un material polimèric, en concret d'un biopolietilè obtingut de la canya de sucre, amb l'objectiu d'abaratir costos, reforçar la matriu polimèrica i reduir l'impacte mediambiental. El Thymus ha estat i és utilitzat comunament en el sector herbolari, com a condiment, així com en la medicina popular per la seua acció estimuladora. Estudis recents han demostrat que el Thymus posseeix també importants propietats antibacterianes i antioxidants. El Thymus Moroderi és una varietat del gènere del Thymus. Aquestes propietats antioxidants van a proporcionar un notable augment de l'estabilitat tèrmica a temperatures moderades del biocompost, augmentant-a més el rang de temperatura de processament. El principal desavantatge d'aquest tipus de materials compostos és que els polímers tenen una marcada naturalesa hidròfoba, mentre que les càrregues lignocelulósiques posseeixen una naturalesa altament hidròfila. Les interaccions que es produeixen entre la matriu plàstica i les càrregues de farciment són molt febles, de manera que aquest tipus de materials compostos presenten unes relativament pobres propietats mecàniques. Per solucionar aquest problema s'utilitzen els anomenats agents compatibilizants. A través d'una completa caracterització mecànica, morfològica, tèrmica i termo-mecànica-dinàmica ha estat determinat d'entre quatre agents quin és el més òptim, així com el percentatge més adequat en el qual aplicar-lo. Però a més es pretén que aquest nou biocompost pugui utilitzar-se per injectar determinats tipus de peces mitjançant injecció en un àmbit industrial. Per a això s'ha efectuat una anàlisi reològic complet utilitzant el model Cross-WLF, així com una simulació informàtica del procés d'injecció, la qual ha estat després validada experimentalment emprant per a això un motlle sensoritzat. / Montañés Muñoz, N. (2017). Fabricación y caracterización de Materiales Compuestos ecológicos con matriz polimérica de origen natural y residuos vegetales industriales procedentes de la fabricación de licores de hierbas aromáticas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86207

[ES] El objetivo principal de esta investigación es desarrollar y determinar un proceso de fabricación de bajo coste de sensores basados en grafito para su aplicación en la captura del movimiento del cuerpo humano siendo integrados en prendas textiles y el diseño de una piel electrónica que pueda simular el sentido del tacto. Se centra de manera primordial en dos aspectos cruciales: la accesibilidad y la aplicabilidad de la tecnología. Para ello, se ha priorizado el uso de componentes de fácil adquisición y materiales biocompatibles en todas las etapas del proceso. Bajo la premisa de una fabricación de bajo coste, el proceso de fabricación consiste en una sencilla transferencia y exfoliación de una pasta de grafito, la formulación de la cual también ha sido objeto de estudio en el presente trabajo, sobre sustratos poliméricos, obteniéndose de esta forma unas láminas flexibles, con el grafito adherido y dispersado sobre ellas. Estos sensores así fabricados exhiben una alta sensibilidad al tacto, una buena respuesta en frecuencia y una alta durabilidad. Para caracterizar su respuesta, así como la estabilidad y reproducibilidad del método de fabricación, se ha desarrollado un método ad hoc que pretende recrear la interacción del sensor con un dedo humano, el cual es mostrado con detalle. Estos ensayos que conforman este método ad hoc pasan por un ensayo a compresión parametrizado de 0 N a 30 N, un análisis de la señal bajo cargas constantes, los cálculos del error de histéresis, la respuesta en frecuencia y el factor de galga, y el análisis de fatiga a flexión llegando a más de 100.000 ciclos en un recorrido de 0¿ a 100 ¿. Así mismo, se ha analizado la estructura de los sensores mediante microscopía electrónica de emisión de campo (FESEM) y microscopía óptica. Para finalizar se han realizado dos prototipos abordando cada uno de los objetivos. El resultado presentado es una lámina de grafito que no supera los 70 µm que conforma un sensor de alta sensibilidad, con el cual se llegaron a detectar presiones de 0,05 N, estable con desviaciones menores a un 5% en largos tiempos de reposo, mayor a 25 minutos, fácilmente integrable y con múltiples posibilidades de aplicación, como por ejemplo en prótesis inteligentes, en sistemas de captura del movimiento del cuerpo humano y hasta incluso para su uso como piel sintética. / [CA] L'objectiu principal d'esta investigació és desenvolupar i determinar un procés de fabricació de baix cost de sensors basats en grafit per a la seua aplicació en la captura del moviment del cos humà sent integrats en peces tèxtils i el disseny d'una pell electrònica que puga simular el sentit del tacte. Es centra de manera primordial en dos aspectes crucials: l'accessibilitat i l'aplicabilitat de la tecnologia. Per a això, s'ha prioritzat l'ús de components d'adquisició fàcil i materials biocompatibles en totes les etapes del procés. Baix la premissa d'una fabricació de baix cost, el procés de fabricació consistix en una senzilla transferència i exfoliació d'una pasta de grafit, la formulació de la qual també ha sigut objecte d'estudi en el present treball, sobre substrats polimèrics, obtenint-se d'esta forma unes làmines flexibles, amb el grafit adherit i dispersat sobre elles. Estos sensors així fabricats exhibeixen una alta sensibilitat al tacte, una bona resposta en freqüència i una alta durabilitat. Per a caracteritzar la seua resposta, així com l'estabilitat i reproducibilitat del mètode de fabricació, s'ha desenvolupat un mètode ad hoc que pretén recrear la interacció del sensor amb un dit humà, el qual és mostrat amb detall. Estos assajos que conformen este mètode ad hoc passen per un assaig a compressió parametritzat de 0 N a 30 N, una anàlisi de la senyal sota càrregues constants, els càlculs de l'error d'histèresi, la resposta en freqüència i el factor de galga, i l'anàlisi de fatiga a flexió arribant a més de 100.000 cicles en un recorregut de 0¿ a 100¿. Així mateix, s'ha analitzat l'estructura dels sensors mitjançant microscòpia electrònica d'emissió de camp (FESEM) i microscòpia òptica. Per a finalitzar s'han realitzat dos prototips abordant cadascun dels objectius. El resultat presentat és una làmina de grafit que no supera els 70 µm que conforma un sensor d'alta sensibilitat, amb el qual es van arribar a detectar pressions de 0,05 N, estables amb desviacions menors al 5% en llargs temps de repòs, majors a 25 minuts, fàcilment integrable i amb múltiples possibilitats d'aplicació, com ara en pròtesis intel·ligents, en sistemes de captura del moviment del cos humà i fins i tot per al seu ús com a pell sintètica. / [EN] The main goal of this research is to develop and determine a low-cost manufacturing process for graphite-based sensors, intended for application in capturing human body motion when integrated into textile garments, and for designing electronic skin capable of simulating the sense of touch. It primarily focuses on two crucial aspects: accessibility and applicability of the technology. To achieve this, the use of easily obtainable components and biocompatible materials has been prioritized throughout the entire process. Under the premise of low-cost manufacturing, the fabrication process involves a straightforward transfer and exfoliation of a graphite paste, the formulation of which has also been studied in this work, onto polymeric substrates. This results in flexible sheets with graphite adhered and dispersed on them. The sensors thus manufactured exhibit high touch sensitivity, a good frequency response, and high durability. To characterize their response, as well as the stability and reproducibility of the manufacturing method, a custom method has been developed to simulate the sensor's interaction with a human finger, which is detailed in the following. The tests comprising this ad hoc method include a parameterized compression test from 0 N to 30 N, signal analysis under constant loads, hysteresis error calculations, frequency response, gauge factor analysis, and fatigue analysis through bending for over 100,000 cycles in a range of 0¿ to 100¿. Additionally, the sensor structure has been analyzed using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and optical microscopy. To conclude, two prototypes addressing each of the objectives have been developed. The presented result is a graphite sheet not exceeding 70 µm, forming a highly sensitive sensor capable of detecting pressures as low as 0.05 N, stable with deviations of less than 5% over extended resting periods exceeding 25 minutes, easily integrable, and with multiple potential applications, such as in smart prosthetics, human body motion capture systems, and even for use as synthetic skin. / Tormo García, FJ. (2024). Diseño, fabricación y caracterización de sensores piezoresistivos basados en grafito para la captura del movimiento del cuerpo humano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202900

El sector de puericultura y ortopédico son sectores de gran relevancia, donde aspectos como el confort, adaptabilidad, calidez, etc. adquieren sentido. Los cauchos basados en silicona líquida (LSR) son clave en estos sectores, ofreciendo interesantes propiedades tanto a nivel técnico como de percepción positiva por parte del usuario. No obstante, la transformación de estos materiales es algo más compleja que el conjunto de plásticos de uso común y además, debido a su naturaleza reticular, resulta un material difícil de reciclar. El proceso de inyección es un proceso de conformado de los materiales poliméricos termoplásticos que representa una notable importancia económica y tecnológica. Bajo estas premisas, el objetivo principal de este trabajo de investigación es el desarrollo de materiales para el sector ortopédico - puericultura a partir del empleo de materiales de naturaleza reticular reversible (elastómeros termoplásticos) que puedan procesarse mediante técnicas de inyección convencionales y que sean capaces de aportar una buena inercia térmica para confort, mediante el empleo de materiales microencapsulados con cambio de fase (PCMs). Para ello, se plantea un conjunto de mezclas de un sistema basado en dos grados comerciales de elastómero termoplástico de SEBS (copolímero en bloque de estireno-etileno/butileno-estireno) con durezas extremas. Ello conlleva el planteamiento de objetivos parciales como la caracterización reológica del sistema (desarrollando un modelo de predicción de comportamiento mediante software de simulación), la modelización del comportamiento mecánico de las mezclas, la optimización del procesado de las mezclas aditivadas con PCMs (analizando la respuesta mecánica y térmica) y el estudio de la inercia térmica de las mismas para la mejora del confort de estos materiales y su potencial empleo en los sectores industriales mencionados, como sustitutos en las aplicaciones de la silicona líquida inyectada. / Juárez Varón, D. (2011). Procesado, modelización y caracterización de mezclas industriales de SEBS con materiales con cambio de fase (PCM) para la mejora del confort térmico en aplicaciones de ortopedia y puericultura [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11551

[EN] Process planning, as a link between design and manufacturing, is a key function to ensuring that the characteristics of manufactured products meet customer needs. Multiple factors converge in the tasks of manufacturing process planning. When these factors are combined with the diversity of possible strategies and approaches, they form a particularly complex scenario. Moreover, the development of an environment increasingly competitive and globalized forces an increase of flexibility and agility of production systems. This has been especially critical in small and medium enterprises. In order to survive, these enterprises have had to improve their organization creating collaborative structures. Collaborative structures that take advantage of information and communication technologies, allowing overcome the difficulties caused by their location all over the world. An extreme case occurs in the virtual OKP (One-of-a-Kind Production) companies, in which the development of new products is the key process and it is subject to heavy demands of immediacy and diversity in terms of production. These demands can only be achieved through a close cooperation/collaboration between company partners. Taking as a starting point the above, this thesis makes a contribution in the field of collaborative process planning. For this, an ontological approach is proposed. This ontology gives support and consistency to the co-planning tools used in creating process plans, especially in decision-making related to the optimal and dynamics resource allocation. The first proposed ontology, the domain PPDRC (Product and Processes Development Resource Capabilities) ontology, is a generic ontology able to support any kind of process planning to be executed by intelligent agents in a collaborative context. Its generality is validated in this work, by means of its application to the process planning of the development process of products, processes and resources and its specialization, the MIRC (Manufacturing and Inspection Resource Capabilities) ontology, for machining and inspection process planning. The PPDRC ontology presents a number of particular characteristics, such as: social and agentive character of the resources involved in the process planning; the possibility for representing nonlinear process plans; the concept of resource capability based on its skills to perform a specific activity; or the fact that it has been built using concepts of foundational ontologies, facilitating the interoperability with other ontologies. The ontology is particularly effective for the establishment and validation of process plans based on the capabilities of the resources involved, allowing to maintain the information and knowledge about the capabilities of these resources. A knowledge that is enriched by inference from the data, predicates and rules that are part of the ontology. On the other hand, the MIRC ontology is a proposal that has all the characteristics of PPDRC ontology and pays special attention to preparation activities of the resources, because they largely determine their capability to implement operation activities (machining and inspection). This is a characteristic that differentiates it from others, considering that preparation activities are critical to the correct selection and allocation of resources that should be considered during the validation of these process plans. The thesis has been written on the basis of two articles that describe the aforementioned ontologies (PPDRC and MIRC) and they present two separate case studies which demonstrate their validity and scope. To facilitate the reading, this document contains some additional chapters. These additional chapters relate the general approach and the basis of the work, and discuss the results and future works. / [ES] La planificación de procesos, como nexo de unión entre el diseño y la fabricación, es un elemento clave para asegurar que las características de los productos fabricados satisfacen las necesidades del cliente. En las tareas de planificación del proceso de fabricación confluyen múltiples factores que, al conjugarse con la diversidad de estrategias y enfoques posibles, configuran un escenario particularmente complejo. Por otra parte, la evolución de un entorno cada vez más competitivo y globalizado ha obligado a aumentar la flexibilidad y agilidad de los sistemas productivos. Esto ha sido especialmente crítico en las pequeñas y medianas empresas que para sobrevivir han tenido que organizarse creando estructuras de colaboración. Estructuras colaborativas que aprovechan las tecnologías de información y comunicación, y permiten salvar las dificultades originadas por la deslocalización. Un caso extremo se presenta en las empresas de tipo OKP (One-of-a-Kind Production) virtual, en las que el desarrollo de nuevos productos es el proceso clave y está sujeto a grandes exigencias de inmediatez y diversidad de producción, que solo pueden alcanzarse con una estrecha cooperación/colaboración entre los socios. Tomando como punto de partida lo anterior, esta tesis realiza una aportación en el ámbito de la planificación de procesos colaborativa. Para ello se propone una ontología que da soporte y consistencia a las herramientas de co-planificación empleadas en la creación de planes de proceso, especialmente en la toma de decisiones vinculadas con la asignación óptima y dinámica de los recursos. La ontología propuesta en primer lugar, ontología de dominio PPDRC (Product and Processes Development Resource Capabilities), es una ontología genérica capaz de soportar cualquier tipo de planificación de proceso que sea ejecutada por agentes inteligentes en un contexto colaborativo. Una generalidad que se valida en el trabajo, con su aplicación a la planificación del propio proceso de desarrollo de productos, procesos y recursos, y con la especialización de la misma, ontología MIRC (Manufacturing and Inspection Resource Capabilities), para la planificación de los procesos de mecanizado e inspección. La ontología PPDRC presenta toda una serie de características singulares, como: el carácter social y agentivo de los recursos implicados en la planificación; la posibilidad de representar planes de proceso no lineales; el concepto de capacidad de recurso basado en sus habilidades para la realización de actividades; o la utilización de conceptos presentes en ontologías de base, que facilitan su interoperabilidad con otras ontologías. La ontología se muestra especialmente eficaz para el establecimiento y validación de planes de proceso en base a las capacidades de los recursos, al permitir mantener la información y conocimiento sobre sus capacidades. Un conocimiento que se enriquece por inferencia a partir de los datos, predicados y reglas que forman parte de dicha ontología. Por su parte, la ontología MIRC es una propuesta que reúne todas las características de la ontología PPDRC y que presta una especial atención a las actividades de preparación realizadas sobre los recursos, pues éstas condicionan en gran medida sus capacidades para la ejecución de las actividades de tipo operación (mecanizado e inspección). Se trata de una característica que la diferencia de otras, al considerar que las actividades de preparación son claves para la correcta selección y asignación de los recursos y que deben considerarse durante la validación de estos planes de proceso. La tesis se ha redactado en base a dos artículos, en los que se describen las mencionadas ontologías (PPDRC y MIRC) y se presentan sendos casos de estudio que constatan su validez y muestran el alcance de las mismas. Para facilitar su seguimiento, contiene unos capítulos adicionales, en los que se relata el planteamiento general y / [CA] La planificació de processos, com a nexe d'unió entre el disseny i la fabricació, és un element clau per a assegurar que les característiques dels productes fabricats satisfan les necessitats del client. En les tasques de planificació del procés de fabricació conflueixen múltiples factors, que al conjugar-se amb la diversitat d'estratègies i enfocaments possibles configuren un escenari particularment complex. D'altra banda, l'evolució d'un entorn, cada vegada més competitiu i globalitzat ha obligat a augmentar la flexibilitat i agilitat dels sistemes productius. Açò ha sigut especialment crític en les xicotetes i mitjanes empreses, que per a poder sobreviure han hagut d'organitzar-se, creant estructures de col·laboració. Estructures de col·laboració que aprofiten les tecnologies d'informació i comunicació, i permeten salvar les dificultats originades per la deslocalització. Un cas extrem es presenta en les empreses de tipus OKP (One-of-a-Kind Production) virtual, en les que el desenrotllament de nous productes és el procés clau i està subjecte a grans exigències d'immediatesa i diversitat, que només poden aconseguir-se amb una estreta cooperació/col·laboració entre els socis. Prenent com a punt de partida l'anterior, esta tesi realitza una aportació en l'àmbit de la planificació de processos col·laborativa. Per a això es proposa una ontologia que dóna suport i consistència a les ferramentes de co-planificació empleades en la creació de plans de procés, especialment en la presa de decisions vinculades amb l'assignació òptima i dinàmica dels recursos. L'ontologia proposada en primer lloc, ontologia de domini PPDRC (Product and Processes Development Resource Capabilities), és una ontologia genèrica capaç de suportar qualsevol tipus de planificació de procés que siga executada per agents intel·ligents en un context col·laboratiu. Una generalitat que es valida en el treball, amb la seua aplicació a la planificació del propi procés de desenrotllament de productes, processos i recursos i amb l'especialització de la mateixa, ontologia MIRC (Manufacturing and Inspection Resource Capabilities), per a la planificació dels processos de mecanitzat i inspecció. L'ontologia PPDRC presenta tota una sèrie de característiques singulars, com: el caràcter social i agentiu dels recursos implicats en la planificació; la possibilitat de representar plans de procés no lineals; el concepte de capacitat de recurs basat en les seues habilitats per a la realització de activitats; o la utilització de conceptes presents en ontologies de base, que facilita la seua interoperabilitat amb altres ontologies. L'ontologia es mostra especialment eficaç per a l'establiment i validació de plans de procés basant-se en les capacitats dels recursos, al permetre mantenir la informació i coneixement sobre les seues capacitats. Un coneixement que s'enriqueix per inferència a partir de les dades, predicats i regles que formen part de la dita ontologia. Per la seua banda, l'ontologia MIRC és una proposta que reuneix totes les característiques de l'ontologia PPDRC i que presta una especial atenció a les activitats de preparació realitzades sobre els recursos, perquè estes condicionen en gran manera les seues capacitats per a l'execució de les activitats d'operació (mecanitzat i inspecció). Es tracta d'una característica que la diferència d'altres, al considerar que les activitats de preparació són claus per a la correcta selecció i assignació dels recursos i que han de considerar-se durant la validació d'estos plans de procés. La tesi s'ha redactat basant-se en dos articles, en les que es descriuen les mencionades ontologies (PPDRC i MIRC) i es presenten sengles casos d'estudi que constaten la seua validesa i mostren l'abast de les mateixes. Per a facilitar el seu seguiment, conté uns capítols addicionals, en els que es relata el plantejament general i les bases del treball, i es disc / Solano García, L. (2015). Definición de una ontología integrada de procesos y recursos, para el desarrollo colaborativo de planes de proceso [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58266

[ES] La calidad superficial en las piezas mecanizadas depende del acabado superficial, resultado de las marcas dejadas por la herramienta durante el proceso de corte. Las aproximaciones teóricas tradicionales indican que estas marcas están relacionadas con los parámetros de corte (velocidad de corte, avance, profundidad de corte...), el tipo de máquina, el material de la pieza, la geometría de la herramienta, etc. Pero no todos los tipos de mecanizado y selección de materiales pueden dar un resultado ambiguo. Hoy en día, de manera progresiva, se están utilizando las técnicas de fresado de Alta Velocidad sobre materiales de difícil mecanizado cada vez más. El fresado de Alta Velocidad implica a un considerable número de parámetros del proceso que pueden afectar a la formación topográfica 3D de la superficie. La hipótesis de que los parámetros de rugosidad superficial dependen de las huellas dejadas por la herramienta, determinadas por las condiciones de trabajo y las propiedades del entorno, condujo al desarrollo de una metodología de investigación personalizada. Este trabajo de investigación muestra como la combinación de los parámetros, inclinación del eje de la herramienta, deflexión geométrica de la herramienta y comportamiento vibracional del entorno, influencian sobre el parámetro de rugosidad superficial 3D, Sz. El modelo general fue dividido en varias partes, donde se ha descrito la influencia de parámetros del proceso adicionales, siendo incluidos en el modelo general propuesto. El proceso incremental seguido permite al autor desarrollar un modelo matemático general, paso a paso, testeando y añadiendo los componentes que más afectan a la formación de la topografía de la superficie. En la primera parte de la investigación se seleccionó un proceso de fresado con herramientas de punta plana. Primero, se analiza la geometría de la herramienta, combinada con múltiples avances, para distinguir los principales parámetros que afectan a la rugosidad superficial. Se introduce un modelo de predicción con un componente básico para la altura de la rugosidad, obtenida por la geometría de la herramienta de corte. A continuación, se llevan a cabo experimentos más específicamente diseñados, variando parámetros tecnológicos. Esto empieza con el análisis de la inclinación del eje de la herramienta contra la mesa de fresado. Los especímenes de análisis son muestras con cuatro recorridos de corte rectos con corte en sentido contrario. Las trayectorias lineales con diferentes direcciones dan la oportunidad de analizar la inclinación del husillo de fresado en la máquina. Un análisis visual reveló diferencias entre direcciones de corte opuestas, así como marcas dejadas por el filo posterior de la herramienta. Considerando las desviaciones de las marcas de corte observadas en las imágenes de rugosidad superficial obtenidas a partir de las medidas, se introdujo un análisis sobre el comportamiento dinámico del equipo y de la herramienta de corte. Las vibraciones producen desviaciones en la mesa de fresado y en la herramienta de corte. Estas desviaciones fueron detectadas e incluidas en el modelo matemático para completar la precisión en la predicción del modelo. Finalmente, el modelo de predicción del parámetro de rugosidad Sz fue comprobado con un mayor número de parámetros del proceso. Los valores de Sz medidos y predichos, fueron comparados y analizados estadísticamente. Los resultados revelaron una mayor desviación de la rugosidad predicha en las muestras fabricadas con diferentes máquinas y con diferentes avances. Importantes conclusiones sobre la precisión del equipo de fabricación han sido extraídas y de ellas se desprende que la huella de la herramienta de corte está directamente relacionada con los parámetros de la topografía de la superficie. Además, la influencia de la huella está afectada por la geometría de la herramienta de corte, la rigidez de la herramienta y la precisión del equipo. La geometría de la herramienta conforma la base del parámetro Sz, desviación de la altura de la superficie. Las conclusiones alcanzadas son la base para recomendaciones prácticas, aplicables en la industria. / [CA] La qualitat superficial en les peces mecanitzades depèn de l'acabat superficial, resultat de les marques deixades per l'eina durant el procés de tall. Les aproximacions teòriques tradicionals indiquen que aquestes marques estan relacionades amb els paràmetres de tall (velocitat de tall, avanç, profunditat de tall...), el tipus de màquina, el material de la peça, la geometria de l'eina, etc. Però no tots els tipus de mecanitzat i selecció de materials poden donar un resultat ambigu. Avui en dia, de manera progressiva, s'estan utilitzant les tècniques de fresat d'Alta Velocitat sobre materials de difícil mecanització cada vegada més. El fresat d'Alta Velocitat implica un considerable nombre de paràmetres del procés que poden afectar la formació topogràfica 3D de la superfície. La hipòtesi que els paràmetres de rugositat superficial depenen de les empremtes deixades per l'eina, determinades per les condicions de treball i les propietats de l'entorn, va conduir al desenvolupament d'una metodologia d'investigació personalitzada. Aquest treball de recerca mostra com la combinació dels paràmetres, inclinació de l'eix de l'eina, deflexió geomètrica de l'eina i comportament vibracional de l'entorn, influencien sobre el paràmetre de rugositat superficial 3D, Sz. El model general va ser dividit en diverses parts, on s'ha descrit la influència de paràmetres addicionals del procés, sent inclosos en el model general proposat. El procés incremental seguit permet a l'autor desenvolupar un model matemàtic general, pas a pas, testejant i afegint els components que més afecten a la formació de la topografia de la superfície. En la primera part de la investigació es va seleccionar un procés de fresat amb eines de punta plana. Primer, s'analitza la geometria de l'eina, combinada amb múltiples avanços, per distingir els principals paràmetres que afecten la rugositat superficial. S'introdueix un model de predicció amb un component bàsic per a l'altura de la rugositat, obtinguda a través de la geometria de l'eina de tall. A continuació, es duen a terme experiments més específicament dissenyats, variant paràmetres tecnològics. Això comença amb l'anàlisi de la inclinació de l'eix de l'eina contra la taula de fresat. Els espècimens d'anàlisi són mostres amb quatre recorreguts de tall rectes amb tall en sentit contrari. Les trajectòries lineals amb diferents direccions donen l'oportunitat d'analitzar la inclinació del fus de fresat en la màquina. Una anàlisi visual revelà diferències entre direccions de tall oposades, així com marques deixades pel tall posterior de l'eina. Considerant les desviacions de les marques de tall observades en les imatges de rugositat superficial obtingudes a partir de les mesures, es va introduir una anàlisi sobre el comportament dinàmic de l'equip i de l'eina de tall. Les vibracions produeixen desviacions en la taula de fresat i en l'eina de tall. Aquestes desviacions van ser detectades i incloses en el model matemàtic per completar la precisió en la predicció de el model. Finalment, el model de predicció de el paràmetre de rugositat Sz va ser comprovat amb un major nombre de paràmetres del procés. Els valors de Sz mesurats i predits, van ser comparats i analitzats estadísticament. Els resultats van revelar una major desviació de la rugositat predita en les mostres fabricades amb diferents màquines i amb diferents avanços. Importants conclusions sobre la precisió de l'equip de fabricació han estat extretes i d'elles es desprèn que l'empremta de l'eina de tall està directament relacionada amb els paràmetres de la topografia de la superfície. A més, la influència de la empremta està afectada per la geometria de l'eina de tall, la rigidesa de l'eina i la precisió de l'equip. La geometria de l'eina conforma la base del paràmetre Sz, desviació de l'altura de la superfície. Les conclusions assolides són la base per recomanacions pràctiques, aplicables en la indústria. / [EN] Surface quality of machined parts highly depends on the surface texture that reflects the marks, left by the tool during the cutting process. The traditional theoretical approaches indicate that these marks are related to the cutting parameters (cutting speed, feed, depths of cut...), the machining type, the part material, the tool geometry, etc. But, different machining type and material selection can give a variable result. In nowadays, more progressively, High Speed milling techniques have been applied on hard-to-cut materials more and more extensively. High-speed milling involves a considerable number of process parameters that may affect the 3D surface topography formation. The hypothesis that surface topography parameters depends on the traces left by the tool, determined by working conditions and environmental properties, led to the development of a custom research methodology. This research work shows how the parameters combination, tool axis inclination, tool geometric deflection, cutting tool geometry and environment vibrational behavior, influence on 3D surface topography parameter Sz. The general model was divided in multiple parts, where additional process parameters influence has been described and included in general model proposed. The incremental process followed allows the author to develop a general mathematical model, step by step, testing and adding the components that affect surface topography formation the most. In the first part of the research a milling procedure with flat end milling tools was selected. First, tool geometry, combined with multiple cutting feed rates, is analyzed to distinguish the main parameters that affect surface topography. A prediction model is introduced with a basic topography height component, performed by cutting tool geometry. Next, specifically designed experiments were conducted, varying technological parameters. That starts with cutting tool axis inclination against the milling table analysis. The specimens of analysis are samples with 4 contrary aimed straight cutting paths. Linear paths in different directions give a chance to analyze milling machine spindle axis topography, as well as marks left from cutting tool back cutting edge. Considering the deviations of cutting marks observed in the images of the surface topography obtained through the measurements, the milling equipment and cutting tool dynamical behavior analysis were introduced. Vibrations produce deviations in the milling table and cutting tool. These deviations were detected and included in the mathematical model to complete the prediction model accuracy. Finally, the prediction model of the topography parameter SZ was tested with increased number of process parameters. Measured and predicted SZ values were compared and analyzed statistically. Results revealed high predicted topography deviation on samples manufactured with different machines and with different feed rates. Relevant conclusions about the manufacturing equipment accuracy have been drawn and they state that cutting tool's footprint is directly related with surface topography parameters. Besides, footprint influence is affected by cutting tool geometry, tool stiffness and equipment accuracy. / Logins, A. (2021). High speed milling technological regimes, process condition and technological equipment condition influence on surface quality parameters of difficult to cut materials [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/164122

[ES] La Organización de las Naciones Unidas sugirió que entre los mayores desafíos de la humanidad se encontraba alcanzar un desarrollo sostenible en distintos aspectos medioambientales, económicos y sociales. De entre todos ellos, deberíamos considerar realizar aportaciones en los objetivos relacionados con los aspectos industriales y de producción. De esta forma, esta propuesta de investigación se inicia con la hipótesis de que es posible establecer una contribución referente a la fabricación sostenible que estructure el conocimiento y establezca directrices para una producción más limpia. La disertación comienza con una revisión de los trabajos previos en análisis de sostenibilidad aplicados a los sistemas de producción y a tecnologías de fabricación en general. El trabajo se centra, posteriormente, en el análisis sobre las tecnologías de arranque de viruta y las tendencias sobre sostenibilidad con la inquietud de encontrar los avances, las tendencias y los indicadores más utilizados. De esta forma, se identifica la oportunidad de implementar los criterios de sostenibilidad en los procesos de fabricación, para distintas etapas del ciclo de vida del producto y desde distintas perspectivas de análisis de materiales, producto y proceso. El resultado es una propuesta de modelo marco de procesos de conformado con flujos de materiales e información para definir los indicadores, durante las actividades del ciclo de vida del producto, alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Como validación se ha elaborado una propuesta de conjunto de indicadores, para el caso de arranque de viruta, que contempla la triple dimensión de sostenibilidad, económica y social, las fases del ciclo de vida de producto y la perspectiva del tipo de análisis de ingeniería del proceso. La combinación de estos ha permitido definir una serie de matrices que contienen familias de indicadores que pueden desplegarse y adaptarse en función de la tecnología de conformado y proceso de fabricación. A nivel de detalle, la definición la familia de indicadores se establece en la fase de fabricación del producto en planta, donde se estructuran las métricas considerando la operación concreta de arranque de viruta y se determinan aquellos factores que influyen intrínsecamente. Por medio de una serie de experimentos se validó la toma de datos para cada indicador y se calcularon los indicadores agregados para facilitarlos en entornos colaborativos, potenciando la información estratégica, que puede ser analizada inmediatamente en cualquier plataforma digital colaborativa. Se define indicadores tecnológicos, como tiempos de mecanizado, estrategias de corte, integridad superficial, pero a la vez se evalúan aspectos como el clima social. En definitiva, podemos decir que sea se ha logrado realizar una aportación en el ámbito de la definición estructurada de indicadores para fabricación alineados con los colaborativos como parte de la definición de sistemas de indicadores equilibrados y alineados con objetivos de desarrollo sostenible. / [CAT] L'Organització de les Nacions Unides va suggerir que entre els majors desafiaments de la humanitat es trobava aconseguir un desenvolupament sostenible en diferents aspectes mediambientals, econòmics i socials. D'entre tots ells, hauríem de considerar realitzar aportacions en els objectius relacionats amb els aspectes industrials i de producció. D'aquesta manera, aquesta proposta d'investigació s'inicia amb la hipòtesi que és possible establir una contribució referent a la fabricació sostenible que estructure el coneixement i establisca directrius per a una producció més neta. La dissertació comença amb una revisió dels treballs previs en anàlisis de sostenibilitat aplicats als sistemes de producció i a tecnologies de fabricació en general. El treball se centra, posteriorment, en l'anàlisi sobre les tecnologies d'arrancada d'encenall i les tendències sobre sostenibilitat amb la inquietud de trobar els avanços, les tendències i els indicadors més utilitzats. D'aquesta manera, s'identifica l'oportunitat d'implementar els criteris de sostenibilitat en els processos de fabricació, per a diferents etapes del cicle de vida del producte i des de diferents perspectives d'anàlisis de materials, producte i procés. El resultat és una proposta de model marc de processos de conformat amb fluxos de materials i informació per a definir els indicadors, durant les activitats del cicle de vida del producte, alineats amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible. Com a validació s'ha elaborat una proposta de conjunt d'indicadors, per al cas d'arrancada d'encenall, que contempla la triple dimensió de sostenibilitat, econòmica i social, les fases del cicle de vida de producte i la perspectiva del tipus d'anàlisi d'enginyeria del procés. La combinació d'aquests ha permés definir una sèrie de matrius que contenen famílies d'indicadors que poden desplegar-se i adaptar-se en funció de la tecnologia de conformat i procés de fabricació. A nivell de detall, la definició la família d'indicadors s'estableix en la fase de fabricació del producte en planta, on s'estructuren les mètriques considerant l'operació concreta d'arrancada d'encenall i es determinen aquells factors que influeixen intrínsecament. Per mitjà d'una sèrie d'experiments es va validar la presa de dades per a cada indicador i es van calcular els indicadors agregats per a facilitar-los en entorns col·laboratius, potenciant la informació estratègica, que pot ser analitzada immediatament en qualsevol plataforma digital col·laborativa. Es defineix indicadors tecnològics, com a temps de mecanitzat, estratègies de tall, integritat superficial, però alhora s'avaluen aspectes com el clima social. En definitiva, podem dir que siga s'ha aconseguit realitzar una aportació en l'àmbit de la definició estructurada d'indicadors per a fabricació alineats amb els col·laboratius com a part de la definició de sistemes d'indicadors equilibrats i alineats amb objectius de desenvolupament sostenible / [EN] The United Nations Organization suggested that among humanity's greatest challenges was to achieve sustainable development in different environmental, economic, and social aspects. Among all of them, we should consider making contributions to the objectives related to industrial and production aspects. In this way, this research proposal begins with the hypothesis that it is possible to establish a contribution regarding sustainable manufacturing that structures knowledge and establishes guidelines for cleaner production. The dissertation begins with a review of previous work in sustainability analysis applied to production systems and manufacturing technologies in general. Subsequently, the work focuses on the analysis of chip removal technologies and sustainability trends with the concern to find the most widely used advances, trends, and indicators. In this way, the opportunity to implement sustainability criteria in manufacturing processes is identified, for different stages of the product life cycle and from different perspectives of material, product, and process analysis. The result is a proposal for a framework model of manufacturing processes with material and information flows to define the indicators, during the activities of the product life cycle, aligned with the Sustainable Development Goals. As validation, a proposal for a set of indicators has been prepared, in the case of chip startup, which considers the triple dimension of sustainability, economic and social, the phases of the product life cycle and the perspective type of engineering analysis of the process. The combination of these has made it possible to define a series of matrices that contain families of indicators that can be deployed and adapted according to the forming technology and the manufacturing process. At the level of detail, the definition of the family of indicators is established in the manufacturing phase of the product in the plant, where the metrics are structured considering the specific chip removal operation and those factors that intrinsically influence are determined. Through a series of experiments, the data collection for each indicator was validated and the aggregated indicators were calculated to facilitate them in collaborative environments, enhancing strategic information, which can be immediately analyzed in any collaborative digital platform. Technological indicators are defined, such as machining times, cutting strategies, surface integrity, but at the same time aspects such as the social climate are evaluated. In short, we can say that it has been possible to contribute in the field of the structured definition of indicators for manufacturing aligned with collaborative ones as part of the definition of balanced indicator systems aligned with sustainable development objectives. / Ayabaca Sarria, CR. (2021). Desarrollo de un Modelo de Fabricación Sostenible aplicado a los Procesos de Arranque de Viruta en entornos colaborativos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174872