Fabricación más económica de materiales compuestos para aeronaves
Cada vez se utilizan más los plásticos reforzados con fibras de carbono (PRFC) para fabricar estructuras de aeronaves. Los PRFC tienen una elevada relación resistencia/peso que les proporciona un excelente rendimiento mecánico con unas emisiones y un consumo de combustible reducidos. Las aeronaves de largo alcance actuales cuentan con estructuras de PRFC fabricadas principalmente mediante procesos de fabricación vanguardistas y costosos. El proyecto financiado con fondos de la UE «Industrialization of manufacturing technologies for composite profiles for aerospace applications» (IMAC-PRO) desarrolló líneas de producción de larguerillos de PRFC rentables. El equipo del proyecto se centró en dos tipos de estructura de aeronave: los larguerillos (elementos longitudinales de refuerzo) del fuselaje y las cuadernas y vigas. Se desarrollaron tres tecnologías diferentes para el preformado de larguerillos. Se empleó un proceso de prensado en caliente (hot pressing, HP) discontinuo para conformar el material tejido multiaxial. También se desarrolló una vía de producción mediante el preformado con parches de fibra (fibre patch pre-forming, FPP) para fabricar larguerillos en T a partir de una cinta preformada integral compuesta de parches individuales cortados de cintas de vidrio unidireccionales (UD). Finalmente, se desarrolló una preforma para larguerillos curvos que consistía en larguerillos fabricados con tubos trenzados. Se investigaron tecnologías de pultrusión e infusión para el curado de los larguerillos. Aunque la tecnología HP está bastante avanzada, la FPP tiene un mayor potencial para la producción en masa gracias a unas velocidades de producción más elevadas. Se seleccionaron dos perfiles, una cuaderna JF y una viga en C, para desarrollar preformas adecuadas para la fabricación de cuadernas y vigas. La tecnología de trenzado UD es la técnica de preformado preferida para la fabricación de materiales compuestos basados en tejidos, ya que evita las limitaciones de la preimpregnación (fibras preimpregnadas con una matriz ya existente). Las preformas trenzadas UD se fabrican a partir de fibras de carbono secas. A continuación, las preformas se someten a infusión de resina y a curado y se realiza el acabado. Se crearon nuevas herramientas de curado para cada perfil con una tecnología innovadora que permitía un breve periodo de infusión antes de cerrar el molde para la humectación y el curado. Se demostró que la tecnología UD era muy eficaz para producir preformas curvas complejas de manera rentable y con un nivel de desperdicios mínimo. Las cuadernas, los larguerillos y las vigas del suelo son estructuras ligeras importantes, de elevada rigidez y resistencia, y que en gran medida son responsables de la forma aerodinámica de la aeronave. El diseño optimizado y la fabricación rentable de estos componentes, como se demostró durante el proyecto IMAC-PRO, tendrán un efecto importante sobre la competitividad del sector aeroespacial de la Unión Europea.