MCDM-Based Natural Fiber Selection, Fabrication, and Mechanical Characterization of Hybrid Composites for Automotive Applications

• Autores: Dhiraj Bhandarkar, Vivek Gaval
• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 58, Nº. 1, 2026 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 89-98
• Idioma: inglés
• DOI: 10.33333/rp.vol58n1.08
• Títulos paralelos:
  • Selección de Fibras Naturales, Fabricación y Caracterización Mecánica de Compuestos Híbridos para Aplicaciones Automotrices mediante métodos MCDM
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  • español

    La selección de fibras naturales adecuadas para compuestos híbridos sigue siendo un desafío debido a la gran variabilidad de sus propiedades y rendimiento. Este estudio propone un marco de toma de decisiones multicriterio (MCDM) para abordar estos desafíos mediante Entropy y CRITIC para la ponderación, y TOPSIS, SAW y WPM para clasificar las fibras naturales. El algodón ocupa el primer lugar, pero presenta baja durabilidad mecánica y absorbe humedad, lo que deteriora el compuesto. El banano y el bambú ocupan el segundo y el tercer lugar, respectivamente, y presentan buenas propiedades mecánicas y un costo favorable, lo que los hace adecuados para aplicaciones automotrices. Por ello, se utilizaron fibras de banano y bambú para fabricar compuestos híbridos combinándolas con vidrio E y una mezcla de resina-endurecedor, con una relación en peso resina-fibra de 60:40. Los compuestos NC-11 (bambú), NC-12 (banano) y los híbridos NSC-11 (vidrio-bambú-bambú-vidrio), NSC-12 (vidrio-banano-banano-vidrio) y NSC-13 (vidrio-bambú-banano-vidrio) fueron ensayados a tracción, flexión, impacto y dureza según las normas ASTM. La fabricación se realizó mediante laminado manual a temperatura ambiente. El NSC-12 presentó mayor resistencia a la tracción (61,91 MPa), módulo de Young (1277,308 MPa), módulo de flexión (6649,87 MPa) y dureza (97). Por ello, puede considerarse para componentes estructurales, tanto exteriores como interiores, de vehículos. Asimismo, el NSC-13 mostró buena resistencia al impacto y podría utilizarse en zonas de choque, como en parachoques. Este estudio confirma que el marco MCDM permite seleccionar eficazmente fibras naturales y proporciona validación experimental.

  • English

    The selection of appropriate natural fibers for hybrid composites remains challenging due to the wide variability in their properties and performance. This study suggests a multi-criteria decision-making (MCDM) framework to overcome these challenges by employing Entropy and CRITIC for weighting and TOPSIS, SAW, and WPM for ranking natural fibers. Cotton ranks first, but lacks mechanical durability and absorbs moisture, which degrades the composite. The banana and bamboo rank second and third, respectively, and exhibit good mechanical properties and cost, making them suitable for automotive applications. Hence, banana and bamboo fibers were used to make hybrid composites by combining E-glass with a resin-hardener mixture at a resin-to-fiber weight ratio of 60:40. The composites NC-11 (Bamboo), NC-12 (Banana), and hybrid composites NSC-11 (Glass-Bamboo-Bamboo-Glass), NSC-12 (Glass-Banana-Banana-Glass), and NSC-13 (Glass-Bamboo-Banana-Glass) were tested for tensile, flexural, impact, and hardness using ASTM standards. Fabrication was completed using the hand lay-up technique at room temperature. NSC-12 exhibits higher tensile strength (61.91 MPa), Young’s modulus (1277.308 MPa), flexural modulus (6649.87 MPa), and a hardness value of 97 than composites with other combinations. NSC-12 exhibits good tensile strength and hardness, and may be considered for use in automotive structural components and for exterior or interior components. Similarly, NSC-13 exhibits good impact strength and may be considered for crash/impact zone components, such as bumpers. This study confirms that the MCDM framework effectively selects natural fibers and provides experimental validation.