Compuestos termoplásticos: una tecnología para la aviación del futuro
Los compuestos termoplásticos se perfilan como una de las tecnologías clave para la próxima generación de estructuras aeronáuticas. A diferencia de los compuestos termoestables tradicionales, que requieren largos ciclos de curado en autoclave, los termoplásticos pueden calentarse, conformarse y enfriarse en ciclos mucho más cortos.
Esto permite fabricar piezas en minutos en lugar de horas, lo que facilita mayores tasas de producción y procesos de fabricación más automatizados. Además, las piezas termoplásticas pueden soldarse en lugar de ensamblarse mediante numerosos elementos de fijación mecánica, lo que ayuda a reducir la complejidad y el peso del ensamblaje.
Figura 1 Proceso de estampación para termoplásticos, de una pieza plana 2D a una pieza 3D en minutos
Debido a estas ventajas, los compuestos termoplásticos están despertando un interés creciente en toda la industria aeroespacial, especialmente para futuros programas de aeronaves donde la eficiencia industrial y la tasa de producción serán cada vez más importantes.
Por este motivo, Aernnova desarrolla actualmente diversas actividades de I+D centradas en las tecnologías de fabricación de termoplásticos y su futura aplicación industrial.
Proyecto FUTURE: Tecnologías de fabricación automatizada
Uno de los principales desarrollos de Aernnova en este campo ha sido el proyecto FUTURE, centrado en la creación de una cadena de fabricación integrada para aeroestructuras termoplásticas.
El proyecto combinó varias tecnologías, incluyendo el encintado automatizado (automated tape layup), calentamiento por infrarrojos, consolidación en prensa caliente, estampación 3D y soldadura ultrasónica continua. Se fabricaron demostradores aeronáuticos representativos hechos de compuesto de fibra de carbono LM-PAEK, incluyendo estructuras rigidizadas con larguerillos soldados.
Figura 2 Costilla fabricada mediante estampación en una cadena automatizada que incluye el encintado y la soldadura de rigidizadores
Un objetivo clave fue validar los parámetros de fabricación, tales como la temperatura, la presión y las condiciones de soldadura en condiciones industriales representativas. También se llevaron a cabo inspecciones dimensionales y ensayos no destructivos para verificar la calidad y repetibilidad de las piezas.
Más allá de los propios demostradores, el proyecto ha contribuido a consolidar el conocimiento interno en tecnologías de fabricación automatizada de termoplásticos para futuras aplicaciones aeronáuticas.
Proyecto UPWING: Un demostrador de borde de ataque termoplástico
En paralelo a FUTURE, Aernnova también ha participado en el proyecto UPWING dentro del marco de Clean Aviation.
El proyecto se centró en la fabricación de un demostrador de borde de ataque termoplástico de 2 metros de longitud utilizando tecnologías fuera de autoclave (out-of-autoclave). El proceso de fabricación combinó técnicas de calentamiento por infrarrojos y estampación en caliente para conformar los laminados compuestos en ciclos de producción cortos.
Figura 3 Borde de ataque termoplástico de dos metros de longitud con rigidizadores unidos
Uno de los principales retos fue controlar las distorsiones durante el conformado. Para abordarlo, se utilizaron simulaciones digitales y estrategias de compensación de utillaje antes de fabricar las piezas finales.
El proyecto también exploró conceptos avanzados de ensamblaje unido y sin remaches, integrando rigidizadores termoplásticos y metálicos en la estructura. Se realizaron inspecciones dimensionales y ensayos no destructivos para validar los ensamblajes.
UPWING representa otro paso importante en el desarrollo de grandes aeroestructuras termoplásticas en Aernnova.
Preparación para futuros programas aeronáuticos
No se espera que los compuestos termoplásticos sustituyan a todas las tecnologías de materiales compuestos existentes, pero cada vez son más relevantes para estructuras donde la velocidad de producción y la eficiencia industrial son fundamentales.
Proyectos como FUTURE y UPWING permiten a Aernnova seguir desarrollando capacidades internas en fabricación automatizada, conformado de termoplásticos y soldadura estructural, al tiempo que adquiere experiencia con componentes aeronáuticos representativos y procesos a escala industrial.
Aunque todavía quedan importantes retos de industrialización, estos proyectos están ayudando a Aernnova a construir el conocimiento y las capacidades de fabricación necesarias para la próxima generación de aeroestructuras de materiales compuestos.
