Panel sándwich

Gracias a la capacidad de las impresoras 3D para fabricar paneles sándwich complejos, recientemente se ha producido un auge en la investigación en este campo, abarcando la absorción de energía, ^{[ 6 ]} la fibra natural , ^{[ 7 ]} las fibras sintéticas continuas, ^{[ 8 ]} y la vibración. ^{[ 9 ]} La promesa de esta tecnología reside en la posibilidad de crear nuevas complejidades geométricas en los paneles sándwich que no son posibles con otros procesos de fabricación.

Los paneles estructurales aislados o paneles aislantes estructurales (comúnmente conocidos como SIP ) son paneles que se utilizan como material de construcción .

Los paneles compuestos de aluminio ( ACP ), fabricados con material compuesto de aluminio ( ACM ), son paneles planos que constan de dos láminas delgadas de aluminio recubiertas mediante bobina, unidas a un núcleo no aluminoso. Los ACP se utilizan frecuentemente para revestimientos exteriores o fachadas de edificios, aislamiento y señalización . ^{[ 10 ]}

El panel compuesto de aluminio (ACP) se utiliza principalmente para revestimientos arquitectónicos exteriores e interiores , tabiques, falsos techos, señalización, cubiertas de maquinaria, construcción de contenedores, etc. Sus aplicaciones no se limitan al revestimiento exterior de edificios, sino que también pueden emplearse en cualquier tipo de revestimiento, como tabiques, falsos techos, etc. El ACP también se utiliza ampliamente en la industria de la señalización como alternativa a sustratos más pesados ​​y costosos.

El ACP se ha utilizado como material ligero pero muy resistente en la construcción, especialmente para estructuras transitorias como stands de ferias comerciales y elementos temporales similares. Recientemente, también se ha adoptado como material de soporte para el montaje de fotografías artísticas, a menudo con un acabado acrílico mediante procesos como Diasec u otras técnicas de montaje frontal. El material ACP se ha utilizado en estructuras famosas como Spaceship Earth , el Jardín Botánico VanDusen y la sucursal de Leipzig de la Biblioteca Nacional Alemana . ^{[ 11 ]}

Estas estructuras aprovecharon al máximo el ACP gracias a su costo, durabilidad y eficiencia. Su flexibilidad, bajo peso y facilidad de conformado y procesamiento permiten un diseño innovador con mayor rigidez y durabilidad. Cuando el material del núcleo es inflamable, se debe considerar su uso. El núcleo estándar del ACP es polietileno (PE) o poliuretano (PU). Estos materiales no tienen buenas propiedades ignífugas (FR) a menos que se traten especialmente y, por lo tanto, generalmente no son adecuados como material de construcción para viviendas; varias jurisdicciones han prohibido su uso por completo. ^{[ 12 ]} Arconic, propietario de la marca Reynobond, advierte al comprador potencial. Con respecto al núcleo, dice que la distancia del panel al suelo es un determinante de "qué materiales son más seguros para usar". En un folleto tiene un gráfico de un edificio en llamas, con la leyenda "[t]an pronto como el edificio sea más alto que las escaleras de los bomberos, debe concebirse con un material incombustible". Muestra que el producto de polietileno Reynobond es para hasta aproximadamente 10 metros; El producto ignífugo (con un núcleo mineral de aproximadamente el 70 %) se utiliza desde esa altura hasta unos 30 metros, la altura de la escalera; y el producto con clasificación europea A2 (con un núcleo mineral de aproximadamente el 90 %) se utiliza para alturas superiores. En este folleto, Seguridad contra incendios en edificios de gran altura: Nuestras soluciones contra incendios , las especificaciones del producto solo se proporcionan para los dos últimos productos. ^{[ 13 ]}

Los materiales de revestimiento, en este caso con núcleo de polietileno (PE) altamente combustible, fueron implicados como la causa principal de la rápida propagación de las llamas en el incendio de la Torre Grenfell en Londres en 2017. ^{[ 14 ]} También ha estado involucrado en incendios de edificios de gran altura en Melbourne , Australia; Francia; Emiratos Árabes Unidos; Corea del Sur; y Estados Unidos. ^{[ 15 ]} Los núcleos resistentes al fuego (generalmente designados como "FR" por los fabricantes) son una alternativa más segura ya que tienen un contenido máximo de polietileno del 30% y se autoextinguen en ausencia de calor/ventilación. ^{[ 16 ]} Como con cualquier producto de construcción, la idoneidad para el uso depende de múltiples otros productos y métodos. En el caso de ACP, los códigos de construcción en EE. UU. tienen muchos requisitos relacionados con el ensamblaje de la pared dependiendo de los materiales utilizados y el tipo de edificio. Cuando se siguen estos códigos de construcción, los productos con núcleo FR son seguros. Tenga en cuenta que el término ACP no se aplica a los paneles sándwich con núcleos de lana mineral, que se incluyen en la categoría de paneles metálicos aislados (IMP).

Las láminas de aluminio se pueden recubrir con fluoruro de polivinilideno (PVDF), resinas de fluoropolímero (FEVE) o pintura de poliéster. El aluminio se puede pintar de cualquier color, y los paneles compuestos de aluminio (ACP) se fabrican en una amplia gama de colores metálicos y no metálicos, así como con patrones que imitan otros materiales, como madera o mármol . El núcleo suele ser de polietileno de baja densidad (PE) o una mezcla de polietileno de baja densidad y material mineral para presentar propiedades ignífugas. ^{[ 10 ]}

3A Composites (anteriormente Alcan Composites y Alusuisse) inventó los compuestos de aluminio en 1964, en colaboración con BASF, y la producción comercial de Alucobond comenzó en 1969. El producto fue patentado en 1971, patente que expiró en 1991. Tras la expiración de la patente, varias empresas iniciaron la producción comercial, como Reynobond (1991), Alpolic (Mitsubishi Chemicals, 1995), etalbond (1995) y ACP Bond - DeBond (1992). Actualmente, se estima que más de 200 empresas en todo el mundo producen ACP.

• Los paneles sándwich presentan valores λ que van desde 0,024 W/(m·K) para el poliuretano hasta 0,05 W/(m·K) para la lana mineral. Por lo tanto, pueden alcanzar diferentes valores U dependiendo del núcleo y del espesor del panel.
• La instalación de un sistema con paneles sándwich minimiza los puentes térmicos a través de las juntas.

• La medición de reducción de sonido evaluada se sitúa en aproximadamente 25  dB para los elementos PU y en aproximadamente 30  dB para los elementos MW.

• La distancia entre los soportes puede ser de hasta 11 m (paredes), dependiendo del tipo de panel utilizado. En aplicaciones normales, la distancia entre los soportes es de aproximadamente 3 m a 5 m.
• El grosor de los paneles oscila entre 40  mm y más de 200  mm.
• La densidad de los paneles sándwich varía desde 10  kg/m² ^hasta 35  kg/m² ^, dependiendo del grosor de la espuma y del metal, lo que reduce el tiempo y el esfuerzo necesarios para el transporte, la manipulación y la instalación.
• Todas estas propiedades geométricas y materiales influyen en el comportamiento de falla global/local de los paneles sándwich bajo diferentes condiciones de carga, como indentación, ^{[ 17 ]} impacto, ^{[ 18 ]} fatiga ^{[ 19 ]} y flexión. ^{[ 20 ]}

• Los paneles sándwich presentan diferentes comportamientos, resistencia y reacción al fuego, dependiendo de: la espuma, el espesor del metal, el revestimiento, etc. El usuario deberá elegir entre los diferentes tipos de paneles sándwich, según sus necesidades.
• Una investigación realizada por la Asociación de Aseguradoras Británicas y el Centro de Investigación de la Construcción del Reino Unido destacó que "los paneles sándwich no inician un incendio por sí solos, y cuando estos sistemas se han visto implicados en la propagación de incendios, el fuego a menudo se ha iniciado en áreas de alto riesgo, como las zonas de cocina, propagándose posteriormente como resultado de una gestión deficiente del riesgo de incendios, así como de medidas inadecuadas de prevención y contención". ^{[ 21 ]}
• Hay evidencia de que cuando se utilizan paneles sándwich para revestir un edificio, esto puede contribuir a la rápida propagación del fuego por el exterior del mismo. Como dijo un arquitecto, al elegir el material del núcleo para un panel sándwich: "Solo uso los de lana mineral porque uno intuye que no es correcto envolver un edificio en plástico". ^{[ 22 ]} En 2000, Gordon Cooke, un destacado consultor en seguridad contra incendios, informó que "el uso de paneles sándwich con núcleo de espuma plástica... es difícil de justificar al considerar la seguridad de las personas". Dijo que los paneles "pueden contribuir a la gravedad y la velocidad del desarrollo del fuego" y esto ha provocado "pérdidas masivas por incendios". ^{[ 23 ]}
• El diseño de la cavidad entre el revestimiento y la pared exterior del edificio (o su capa aislante) también es significativo: las llamas pueden ocupar la cavidad y ser atraídas hacia arriba por convección, alargándose para crear incendios secundarios, y lo hacen "independientemente de los materiales utilizados para revestir las cavidades". ^{[ 24 ]}

• El sistema de ensamblaje de paneles sándwich ayuda a crear edificios herméticos al aire y al agua.