El panel de acceso para helicópteros de compuesto termoplástico reciclado despega

GKN Aerospace (Redditch, Reino Unido) informó en junio de 2020 que con la prueba de vuelo exitosa del V-280 Valor de Bell Flight (Fort Worth, Texas, EE. UU.) helicópteros militares, varios de sus componentes de compuestos termoplásticos (TPC) habían subido a los cielos. Entre estos componentes se encontraban dos puertas de panel de acceso de material compuesto termoplástico moldeadas por compresión, integralmente rigidizadas, fabricadas a partir de material de desecho reciclado a través del programa TPC-Cycle dirigido por el Centro de aplicaciones de compuestos termoplásticos (TPAC, Enschede, Países Bajos) y la Universidad de Saxion (Enschede, Países Bajos). ) (lea CW Cobertura anterior en el programa TPC-Cycle de cuatro años).

La nueva puerta de panel reciclado fue diseñada para reemplazar una pieza de fibra de carbono / epoxi fabricada a mano, con el objetivo de reducir el peso de la pieza, así como el costo de fabricación y el tiempo de ciclo. El nuevo componente fue diseñado y probado por GKN Aerospace, y fabricado por TPAC, en colaboración con el Centro de Investigación de compuestos ThermoPlastic (TPRC, Enschede, Países Bajos). Las puertas del panel de acceso están compuestas de sulfuro de polifenileno (PPS) reforzado con fibra de carbono de Toray Advanced Composites (Nijverdal, Países Bajos), recuperado de los residuos consolidados generados durante la producción de los componentes de empenaje de cola en V TPC de la aeronave, que también están diseñados y fabricados por GKN Aerospace.

El proceso de re-fabricación patentado de TPAC implica tres pasos principales:triturar los desechos en copos de un centímetro de largo, calentamiento simultáneo y mezcla de bajo cizallamiento y moldeo por compresión de la pieza en un molde isotérmico.

Según los socios del proyecto, el componente demostrador ofrece un ahorro de peso del 9% en comparación con la pieza original, en gran parte debido a la procesabilidad del material termoplástico, que permite la integración de largueros para el refuerzo geométrico. La orientación de los largueros se eligió para distribuir las tensiones de manera más uniforme sobre el producto, lo que resulta en una reducción de material y ahorros de peso. La optimización del material también se logró mediante el uso de materiales recuperados, lo que redujo el desperdicio general.

Se lograron ahorros significativos en los costos de producción mediante el uso de materiales recuperados, lo que eliminó los costos asociados con los nuevos materiales. Además, el proceso original requería la colocación manual y el uso de un autoclave; El proceso de moldeo por compresión fuera del autoclave (OOA) implica un molde isotérmico, un desmoldeo rápido y una fabricación con forma casi neta para maximizar la rentabilidad y el tiempo total del ciclo de fabricación.

"El proyecto actual subraya el papel de aplicado investigación que involucra a la cadena de valor total para impulsar innovaciones desde la primera idea hasta un producto industrialmente viable y probado en un tiempo récord ”, dice Ferrie van Hattum, director científico de TPAC.

Además de cumplir con los objetivos de ahorro de peso y costos, la aplicación y el proceso también demuestran un paso hacia una fabricación más sostenible. Los resultados preliminares de un análisis de ciclo de vida en curso (LCA) realizado por Saxion y TPAC muestran una cantidad significativa de CO ₂ reducciones al utilizar este material, el proceso de fabricación - principalmente por el menor peso de la pieza - el uso de material reciclado y el uso de un molde isotérmico en un proceso OOA. Según los socios del proyecto, la aplicación de fibra recuperada redujo el CO ₂ producción de la producción de nuevos materiales y aumentó significativamente la relación de compra-venta de la pieza. También se dice que las etapas de trituración, mezcla y moldeo por compresión del proceso reducen el consumo de energía al eliminar el autoclave del proceso de producción de compuestos termoendurecibles anterior. Los compuestos termoplásticos también producen cantidades insignificantes de compuestos orgánicos volátiles (COV) nocivos durante el procesamiento en comparación con los compuestos termoendurecibles.

El TPAC dice que el proceso de fabricación utilizado para esta aplicación parece una solución prometedora para otros productos aeroespaciales no estructurales, y su ciclo corto puede hacerlo viable para los mercados finales que requieren un mayor rendimiento de volumen. Se está trabajando para evaluar el proceso de producción para la producción en serie, así como los costos detallados y los impactos ambientales, y las implicaciones de inspección y control de calidad. También se está ejecutando un estudio de viabilidad para ver si el enfoque aplicado y la ruta de reciclaje se pueden aplicar a otras aplicaciones aeroespaciales, como carenados, cubiertas y soportes del sistema no estructurales.

Los socios adicionales del proyecto TPC-Cycle incluyen Nido Recyclingtechnologie (Nijverdal, Países Bajos); Cato Composites (Rheden, Países Bajos); Componentes termoplásticos holandeses (Almere, Países Bajos) y el Centro de investigación de compuestos termoplásticos (TPRC); Regieorgaan SIA, parte de la Organización de los Países Bajos para la Investigación Científica (NWO, La Haya, Países Bajos).