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Materiales Compuestos de Matriz Termoplástica: Aplicaciones Aeronáuticas (II)

31 agosto 2009

Para completar el primer artículo de las aplicaciones aeronáuticas de estos materiales compuestos termoplásticos y como cierre a este monográfico que hemos realizado en el Blog Ingeniería de Materiales; pasamos a describir algunas aplicaciones más de manera esquemática.

Comenzaremos diferenciando entre estructura primaria y secundaria.

Estructura Primaria

Los materiales compuestos de matriz termoplástica candidatos son los basados en los termoplásticos PEEK.

Landing Flap Ribs. Son los componentes que deben resistir las mayores cargas durante las maniobras estándares de vuelo. Cada flap requiere un elevado número de costillas y rigidizadores; piezas ideales para contruir con los procesos típicos de materiales compuestos termoplásticos: termoconformado de piezas de espesor constante. Los materiales empleados, básicamente, son PC2a/AS4, los cuales fueron elegidos y calificados como materiales estructurales. Para reducir los costes de fabricación empleando un mínimo de mecanizado, se emplean útiles metálicos con marca de perímetro y útiles de silicona para el estampado en la presa hidráulica con calentamiento por infrarrojo y brazo posicionador-manipulador robotizado.

Connecting  Angels. Usados en el cajón del estabilizador vertical de los modelos de Airbus. Los materiales y tecnologías empleadas son las mismas que hemos comentado arriba.

HTP  Torsion  Box  Ribs  A320. Estas partes fueron analizadas por Airbus España a través de un ensayo a cortadura con especímenes a escala 1:1. El elevado coste  del material APC2 / APC2a obligaron a buscar materiales alternativos. En los últimos años se ha trabajado con tejidos de carbono y vidrio en matriz de PPS.

Keel Beam Ribs A340-600. Airbus Francia realizó un estudio completo hasta reducir 500 kg de masa, comparado con el componente báse metálico, utilizando materiales compuestos termoplásticos.

Estructura Secundaria

Aileron  Ribs  for  A340-600. De la mísma manera, unos 100 angulares y perfiles fabricados con materiales compuestos termoestables y aluminio fueron sustituidos por una multitud de componentes termoplásticos (PPS) reforzados por fibra de vidrio y de carbono. Para garantizar un alto grado de automatización, Airbus Francia integró una linea de producción con máquinas a medida entre las que cabe destacar:

–          Prensas de membranas de varios tamaños

–          Prensas de estampación

–          Hornos de moldeado y consolidación

–          Recanteadoras por chorro de agua

Auxiliary  Ribs  for  Airbus  elevators, Estas piezas se fabricaron con prensas con calor para las trampillas de acceso a los tanques de combustible del A380. Estas piezas se estan sustituyendo debido a que llevan un núcleo de SPF que presenta absorción de humedad y estancamiento de agua. A parte de esto, existe un potencial de cambio de más de 52 de estas piezas auxiliares gracias gracias a técnicas avanzadas de fabricación con materiales compuestos termoplásticos.

HTP  Integral  Fuel  Tank  Access  Covers  for  A340-600  and  A380. Para el cual, Airbus España, se plantea el uso de moldes de inyección con dos alternativas posibles:

–          PEEK con refuerzo corto y tapadera con el cierre original en alumino, ó

–          PEEK con refuerzo corto y tapa soldada con PEEK con refuerzo unidireccional.

J-Nose A340-600. Para estas piezas (ver artículo anterior), se realizaron estudios conjuntamente entre Airbus UK y Fokker NL, no solo para la fabricación del componente principal sino para plantear un modelo de fabricación y ensamblaje completo basados en la filosofía de trabajo con materiales compuestos termoplásticos. Para las costillas y rigidizadores se usó la tecnología de prensa. Para el revestimiento del borde de ataque se usaron autoclaves de alta temperatura para consolidación de los semipreg con útiles machos. La matriz de PPS es aplicada sólo en una de las caras del tejido de refuerzo. Durante el proceso de calentamiento en autoclave, la matriz penetra lentamente en todo el espesor del laminado definitivo, dejando un excelente grado de calidad frente a fracturas por exceso de huecos. Los regidizadores y demás piezas anexas, se ensamblan con soldadura por resistencia. Este tipo de soldaduras funciona muy bien con PPS reforzado con tejidos de fibra de vidrio, aplicando siempre el calor necesario para fluidizar la matriz. Después de la aplicación de calor, las zonas afectadas térmicamente comienzan a enfriarse de manera controlada (re-consolidación) para garantizar la estructura interna semicristalina del PPS. Esta estructura es la que le confiere un buen comportamiento frente al ataque químico de fluidos de actuadores y resistencia específica.

2 comentarios leave one →
  1. 9 septiembre 2009 9:21

    Hola a todos,
    Os invitamos a conocer nuestras últimas entrevistas y reportajes relacionados con Ciencias de los Materiales en Radiosintesis.com. Además, queremos informaros de nuestro actual Concurso Online para Jóvenes Científicos, del 3 al 30 de septiembre. Os invitamos a participar con los más pequeños. Mucha suerte a todos!!
    http://www.radiosintesis.com/concurso.php

  2. 9 septiembre 2009 11:04

    Gracias por el enlace Belén.

    Un saludo

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