Unas nuevas herramientas para fabricar paneles aeronáuticos ahorran tiempo y energía
En el proyecto AFPMeT se diseñaron y desarrollaron una herramienta de laminación y un dispositivo de transferencia para su uso en la fabricación mediante colocación automatizada de fibras (AFP, por sus siglas en inglés) de paneles sándwich para el fuselaje lateral de helicópteros de geometría compleja. En la iniciativa se investigó también el posible efecto de utilizar material no curado y un núcleo de paneles sándwich sobre la laminación mediante AFP y la transferencia de la estructura de nido de abeja sin curar a la herramienta de curado. Los investigadores se propusieron transferir el fuselaje húmedo (no curado) de la herramienta de laminación a la de curado, manteniendo su posición con precisión para evitar que se deformara o encogiera. «Con este tipo de herramienta de laminación, los encargados podrán mejorar el proceso de fabricación a base de optimizar las herramientas para su función específica, así como reducir la duración del flujo de trabajo. Por ejemplo, mientras se lamina un fuselaje, el anterior se cura en el autoclave», afirma Gabriella Caputo, coordinadora del proyecto.
Métodos de producción innovadores
El equipo también evaluó el material de la herramienta y las opciones de configuración en función de varios requisitos esenciales, entre los que se incluían el bajo consumo energético en la fabricación de herramientas y piezas, el uso de materiales ecológicos o reciclados, y la posible reutilización de los materiales y componentes de las herramientas. El consorcio utilizó la fundición de espuma perdida de aluminio para fabricar una muestra aproximada de cada herramienta de laminación antes de mecanizarla y así obtener la forma final. La herramienta de laminación presenta una geometría compleja y mide unos cuatro metros de largo, dos metros de ancho y un metro de alto. Este enfoque logró buenos resultados: no hubo fugas en vacío y se redujo la deformación de la fundición en bruto. Además, se disminuyó la necesidad de utilizar un proceso alternativo, como la soldadura. «Es una técnica que nunca antes se había utilizado para este tipo de herramienta, pero, al valorar la posibilidad de reducir significativamente la cantidad de material y energía desaprovechados, se estimó que valía la pena», explica Caputo.
Usos ajenos a la aviación
Los investigadores desarrollaron un proceso de transferencia que usa una película y un sistema de vacío para reducir el consumo energético. Se disminuyó el peso de la herramienta de curado, que debe calentarse en un autoclave; el peso de la herramienta de laminación, que se utiliza a temperatura ambiente, se incrementó para satisfacer los requisitos mecánicos inherentes a la colocación automatizada de fibras. «La transferencia debe asegurar un posicionamiento preciso del fuselaje húmedo en la herramienta de curado para evitar pliegues», destaca Caputo. Los socios del proyecto idearon también un método basado en la infiltración de adhesivo de curado rápido para reparar la herramienta de laminación y restablecer la estanqueidad a su alrededor, ya que unas grietas detectadas en el fuselaje impedían que cumpliera los requisitos de estanqueidad. Según Caputo: «La herramienta de laminación es ligera y se utiliza solo a temperatura ambiente, donde los requisitos de estanqueidad son menores. Sin embargo, la herramienta de curado está indicada para el uso a alta temperatura (180 °C) y sujeta a requisitos de estanqueidad estrictos». AFPMeT beneficiará a los fabricantes de piezas de material compuesto complejas de gran tamaño; la tecnología desarrollada podrá utilizarse en la industria aeroespacial para producir mamparos de presión aeronáuticos y paneles de fuselaje, por ejemplo. También halla aplicaciones en la fabricación de grandes antenas de material compuesto para estaciones terrestres satelitales y piezas de barcos, trenes y automóviles.
Palabras clave
AFPMeT, laminación, curado, colocación automatizada de fibras, paneles sándwich, espuma de aluminio perdida
