Nuevo prepreg CFRP retardante de llama de Toray establece estándar aeroespacial

Toray usa materials informatics (ML, simulaciones, bases datos) para prepreg CFRP alta retardancia llama + rendimiento mecánico aeroespacial

Toray Industries Inc. (Tokio, Japón) desarrolló prepreg CFRP (plástico reforzado fibra carbono) para aplicaciones aeroespaciales avanzadas. La empresa aprovechó tecnología materials informatics —técnica que combina machine learning, densidad teórica, simulaciones y bases de datos— para lograr rápidamente retardancia llama óptima y rendimiento mecánico. Impulsará tests demostración para ampliar aplicaciones/demanda CFRP a aviones, automóviles e industria general.

Retos CFRP: retardancia llama y conductividad eléctrica

Según Toray, aunque mecánicamente superior a metales, CFRP tiene inconvenientes funcionales: retardancia llama y conductividad eléctrica; mejorar estas propiedades es deseable. Sin embargo, ingeniar y optimizar diferentes retardancias llama y propiedades mecánicas requiere gran cantidad datos experimentales. También ha sido difícil reducir lead times desarrollo.

Transformación digital: inverse problem analysis + self-organizing map

Como parte de iniciativas transformación digital (datos + tecnologías digitales para competitividad), Toray desplegó materials informatics en ingeniería CFRP y estableció tecnología para desarrollar materiales rápido mediante inverse problem analysis refinando diseños basados en propiedades requeridas.

Usó self-organizing map en investigación conjunta con Universidad Tohoku como herramienta análisis, permitiendo identificar combinaciones materiales adecuadas para lograr propiedades deseadas vía experimentos. Llevó a ingeniería exitosa resina matriz para refuerzo fibra → prepreg CFRP.

Resultados: -35% heat release rate vs materiales aeroespaciales actuales

• Proporciona resistencia compresión, resistencia calor y otras propiedades mecánicas equivalentes a materiales aeroespaciales actuales.
• Entrega 35% menor heat release rate (tasa calor generado por fuego) vs esos materiales.
• Toray planea aplicar inverse problem analysis a conductividad térmica, eléctrica y otros elementos para ingeniar prepregs alto funcionales diversificando necesidades aviones, autos, industria general.

Parte de este progreso fue parte de "Materials Integration" para Revolutionary Design System of Structural Materials bajo Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program (SIP), liderado por Council for Science, Technology and Innovation (CSTI) Cabinet Office, Gobierno Japón, supervisado por Japan Science and Technology Agency.