Aleaciones ligeras y métodos de soldadura
Una aeronave ligera consume menos carburante; por esta razón, los diseñadores aeronáuticos buscan constantemente nuevas maneras de reducir el peso de los aparatos. Las nuevas tendencias en la ingeniería se decantan hacia aleaciones y técnicas de soldadura novedosas. En el marco del proyecto AFSIAL (Advanced fuselage and wing structure based on innovative Al-Li alloys), financiado por la Unión Europea, se desarrollaron aleaciones y métodos orientados a tal fin. La labor del proyecto AFSIAL, circunscrito en la iniciativa «Cielo Limpio», consistió en combinar los materiales más adecuados con unos procesos de soldadura óptimos a efectos de lograr reducir pesos sin comprometer la resistencia. Estas nuevas aleaciones se componen de aluminio, cobre y litio. Las nuevas técnicas de ensamblaje contemplaron la soldadura láser; asimismo, el equipo del proyecto investigó la soldadura por láser híbrido y la soldadura a doble cara. Se combinaron todos los materiales y procedimientos nuevos con una modelización avanzada de los diseños, con el propósito de elaborar y ensayar paneles aeronáuticos metálicos optimizados. Los investigadores empezaron su labor identificando por separado y seleccionando nuevas aleaciones aluminio-litio que resultasen las más adecuadas para fuselajes y alas de aviones. Las aleaciones bajas en litio ofrecieron el mejor conjunto de propiedades. En concreto, el equipo de investigación seleccionó la aleación 2198 T8 para el fuselaje y la aleación 7150 T6 para las alas. También se formularon recomendaciones de cara a los procesos de soldadura y tratamiento térmico posterior más adecuados a cada aleación. A continuación se compararon varios procesos de soldadura láser aplicables a cada uno de los casos planteados. Se evaluó la calidad, la velocidad, la penetración, la aportación térmica y el consumo energético de cada método de soldadura. Los investigadores diseñaron y elaboraron un conjunto de paneles aeronáuticos rigidizados, consistentes en dos secciones de fuselaje y dos secciones alares curvadas. También se abordó el problema de la detección automática del pandeo en los paneles y en la estructura en general. El principal logro del proyecto fue definir y validar un procedimiento automatizado de optimización que permitió conseguir espesores de panel optimizados, así como otras mejoras. De ello resultó un ahorro general de peso en los paneles de entre un 16 % y un 30 %, alcanzando en ocasiones hasta un 50 %. Si bien el proyecto AFSIAL no permitió completar una verificación experimental del proceso de soldadura, esta labor representa un avance significativo en el proceso de diseño aeronáutico que conducirá en el futuro a un ahorro de peso y carburante.
Palabras clave
Aeronaves, AFSIAL, fuselaje, estructura alar, aleaciones Al-Li, soldadura láser
