Avanzando estructuras de fuselaje y alas compuestas multifuncionales

Circuitos impresos flexibles en longitudes ilimitadas

A principios de este año, Trackwise (Gloucestershire, Reino Unido) envió un circuito impreso flexible multicapa (FPC) de 26 metros de largo, que se cree que es el más largo jamás producido, para distribuir energía y señales de control a través de las alas de un vehículo aéreo no tripulado que funciona con energía solar. (UAV). De hecho, Trackwise suministró más de 50 FPC para este vehículo, lo que redujo el peso en un 60% en comparación con el uso de mazos de cables convencionales para la potencia y el control de las aeronaves.

Este ahorro de peso permite al UAV fabricado en EE. UU. Lograr una mayor carga útil y / o mejorar la velocidad y el alcance. Trackwise fabrica los FPC utilizando la tecnología de arnés mejorado (IHT), una técnica de fabricación de carrete a carrete patentada. IHT supera las limitaciones de fabricación convencionales que han mantenido a la mayoría de los FPC por debajo de los dos metros de longitud y permite a Trackwise producir FPC en longitudes ilimitadas.

Un PCB flexible de 6 capas y 5 metros de largo fabricado por Trackwise.

Los FPC que Trackwise entregó para el UAV de 26 metros de envergadura se basaron en un sustrato de poliimida. Su estructura plana disipa el calor mejor que el cableado convencional, lo que permite una mayor capacidad de transporte de corriente para un peso determinado de conductor de cobre. Otros beneficios incluyen:

• La fabricación impresa garantiza la consistencia del circuito
• Se necesitan menos puntos de conexión, por lo que se mejora la confiabilidad
• El FPC es más fácil de instalar que los mazos de cables, lo que reduce el tiempo y el costo de ensamblaje de un vehículo.

Según el CEO de Trackwise, Philip Johnston, están surgiendo muchas aplicaciones aeroespaciales y automotrices nuevas para estas placas de circuito impreso (PCB flexibles) largas, livianas, flexibles y de múltiples capas. Ambas industrias están viendo un impulso hacia la electrificación simultáneamente con la necesidad de más sensores y control.

¿FPC en compuestos?

Con curiosidad por saber si Trackwise estaba incorporando este FPC en compuestos, comencé una conversación con Neil Bartlett, director de ventas y marketing de Trackwise. “Para la aplicación UAV destacada en nuestro comunicado de prensa de marzo, los [PCB flexibles] flexibles no estaban integrados en un compuesto”, admite. “Sin embargo, su naturaleza plana los hace totalmente adecuados para integrarse en compuestos y permitir estructuras multifuncionales. Estamos en discusiones preliminares sobre la incorporación de flex, tanto variantes de potencia como de señal, en una amplia gama de posibles aplicaciones, incluidas la aeroespacial, la defensa y la construcción. Trackwise también es miembro de Advanced Concepts for Aero-Structures with Integrated Antennas and Sensors (ACASIAS), un consorcio de 11 socios que está desarrollando tecnologías innovadoras para integrar antenas en materiales compuestos y estructuras de aeronaves ". (http://www.acasias-project.eu/)

Un winglet inteligente con antena VHF (muy alta frecuencia) de hoja integrada.

Panel de fuselaje de ortogrid reforzado para la integración de un conjunto de antenas SATCOM de banda Ku.

Sistema de control acústico estructural activo para reducir el ruido de la cabina CROR con un impacto mínimo en el peso. FUENTE | http://www.acasias-project.eu/files/Acasias_poster_v2.pdf

Bartlett dice que los PCB flexibles fabricados con IHT y compuestos son muy sinérgicos en lo que ofrecen al mercado y las ventajas de combinarlos / incrustarlos son convincentes, que incluyen:

• Ahorro de peso (eliminación de accesorios de fijación)
• Resistencia / protección mejorada que ofrecen los compuestos =confiabilidad mejorada / mantenimiento reducido
• Envolvente de espacio reducido =capacidad de carga útil mejorada / eficiencia estructural
• Instalación mejorada =menos puntos de contacto de mano de obra (confiabilidad mejorada), menos tiempo y costo.

Esta antena flexible de demostración incrustada en un compuesto de fibra de vidrio fue fabricada por Trackwise en colaboración con Rockwood Composites y exhibida en JEC World 2019. FUENTE | Trackwise

Avanzando

Los ingresos de IHT aumentaron un 217% y los clientes y las oportunidades de desarrollo aumentaron de 7 a principios de 2018 a 45 en marzo de 2019. Trackwise también ha instalado dos nuevas líneas de proceso.

Varios proyectos de ACASIAS se presentarán en la Conferencia Europea de Estructuras Multifuncionales de 2019 (EMuS, 11-12 de junio, Barcelona, ​​España), que está copresidida por el coordinador de ACASIAS, el Dr. Harmen Schippers, Centro Aeroespacial de los Países Bajos (NLR, Marknesse). Los aspectos más destacados incluyen:

• Airbus Defence and Space ha explorado la posibilidad de incorporar una antena SATCOM direccionable electrónica que opere en la banda Ka en el carenado del ala al fuselaje de un avión de pasajeros. El proyecto está financiado en parte por Clean Sky 2 e incluye a los socios GILAT, RAYSAT y FBM Composite Materials Ltd.
  
• NLR está explorando una estructura de ortogrid para integrar elementos de antena cuadrados en un fuselaje compuesto, utilizando una piel de fibra de vidrio radio-transparente y nervaduras compuestas de fibra de carbono.
  
• El Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el Instituto de Materiales Aeronáuticos AVIC de Beijing (BIAM) de China han investigado el uso de fibras de carbono recicladas para aumentar la resistencia mecánica y los aspectos multifuncionales de los biocompuestos, buscando compuestos eléctricamente conductores para interferencia electromagnética (EMI) blindaje y protección contra rayos (LSP) a través del proyecto ECO-COMPASS.