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Métodos y tecnologías de automatización novedosos para fabricar piezas compuestas para el sector de la aviación

Se espera que la demanda de materiales compuestos aeronáuticos se duplique para 2032, pero la fabricación en autoclave no es lo suficientemente rentable para localizar la producción en Europa. Una iniciativa de la UE propuso un proceso de fabricación avanzado y aprobado por el sector aeroespacial que permite diseñar y generar las herramientas necesarias para fabricar piezas o componentes.

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«La mayoría de las piezas compuestas se fabrican utilizando un proceso de autoclave que resulta caro y lento —explica Emmanuel Detaille, coordinador del proyecto financiado con fondos europeos HFLE—. Por lo tanto, es necesario contar con avances en materiales, métodos de fabricación y procedimientos de automatización que contribuyan a generar procesos de fabricación mantenimiento, reparación y revisión rentables». El control de flujo laminar híbrido (HLFC, por sus siglas en inglés) es una técnica que absorbe el flujo de aire superficial para que la capa límite permanezca unida y se desplace el cambio del flujo laminar a turbulento hacia atrás en la superficie. De este modo se reduce la resistencia al avance y el consumo de combustible hasta en un 30 %. «La tecnología HLFC es muy avanzada, pero necesita integrar procesos de diseño aerodinámico, estructural, de fabricación y de sistemas», agrega Detaille.

Aprovechar un proceso de fabricación aeroespacial innovador

El moldeo por transferencia de resina (RTM, por sus siglas en inglés) es un proceso ajeno al autoclave que se utiliza para producir una estructura compleja con requisitos muy estrictos en términos de rendimiento estructural, optimización de peso, aerodinámica y coste. Los socios del proyecto emplearon este proceso para fabricar, probar y modificar un demostrador del borde de ataque del plano de cola horizontal a escala real. También produjeron y probaron con éxito materiales utilizados en herramientas innovadoras como moldes, herramientas de preformado y dispositivos de manipulación para el demostrador. «Los materiales empleados en las herramientas mostraron su eficiencia tanto en cuestión de precio como de costes de procesamiento, incluido el tratamiento de la superficie del molde —explica Detaille—. No se utilizaron productos químicos en la herramienta, y solo se precisó de una capa fina de agente de liberación gracias al acabado superficial notablemente liso logrado». El molde era tan pequeño como fue posible para una pieza de ese tamaño. La masa térmica fue mínima en comparación con las herramientas RTM más modernas. El tiempo de fabricación también se redujo gracias a la configuración mejorada del demostrador. El uso de aluminio para el molde resultó positivo. Además de la reducción de costes de producción, el consumo de energía fue menor de lo que se hubiera logrado con el acero, sobre todo si se tiene en cuenta el grosor del molde y su contribución a reducir el impacto ecológico de la producción futura.

Desarrollo sostenible de la industria aeronáutica europea

El equipo de HFLE también logró automatizar los pasos de fabricación del proceso RTM. La automatización puede dar lugar al desarrollo de nuevas tecnologías y procesos de fabricación rentables. La tasa extraordinariamente baja de residuos lograda durante la producción masiva tras haber implementado este proceso resulta positiva para el medio ambiente porque reduce el desperdicio de material. «La producción masiva en países de bajo coste como Malasia es cada vez menos atractiva en comparación con el sector aeronáutico europeo», señala Detaille. Detaille concluye: «HFLE mostró que el proceso RTM aumenta el valor añadido de las piezas compuestas fabricadas utilizando tecnología que puede emplearse en otros componentes de la aeronave, como marcos de fuselaje y componentes de ala. La producción de estructuras basadas en materiales compuestos en Europa mediante la creación de nuevas líneas de producción especialmente equipadas con material europeo evitará la externalización de estas actividades de alto valor añadido». En última instancia, el método de diseño ecoeficiente propuesto dará lugar a aeronaves más ligeras que ahorren combustible y consuman menos energía con fines de transporte de pasajeros o carga.

Palabras clave

HFLE, molde, aeronaves, aeronáutica, HLFC, herramientas, moldeo por transferencia de resina, plano de cola horizontal, borde de ataque, demostrador

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