El preimpregnado Toray CFRP para la industria aeroespacial demuestra rendimiento mecánico y retardante de llama

Toray Industries Inc. (Tokio, Japón) ha desarrollado un preimpregnado de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) para aplicaciones aeroespaciales avanzadas. La compañía dice que aprovechó la tecnología informática de materiales, una técnica que combina aprendizaje automático, densidad teórica, simulaciones y bases de datos, para lograr rápidamente un alto rendimiento mecánico y de retardo de llama óptimo para este material. La empresa seguirá adelante con las pruebas de demostración para ampliar las aplicaciones y la demanda de CFRP para abarcar aviones, automóviles y el uso industrial en general.

Según Toray, aunque mecánicamente es superior a los metales, el CFRP tiene algunos inconvenientes funcionales, como el retardo de llama y la conductividad eléctrica; como resultado, se considera deseable mejorar estas propiedades. Sin embargo, los desafíos de ingeniería y la optimización de diferentes propiedades mecánicas y retardantes de llama implican una gran cantidad de datos experimentales. También ha sido difícil reducir los plazos de desarrollo, agrega Toray.

Como parte de sus iniciativas de transformación digital, que se basan en datos y tecnologías digitales para ser más competitivo, Toray implementó la informática de materiales en la ingeniería CFRP y estableció una tecnología para desarrollar materiales rápidamente aprovechando el análisis inverso de problemas para refinar los diseños de materiales en función de las propiedades requeridas. .

La empresa utilizó un mapa autoorganizado desplegado en una investigación conjunta con la Universidad de Tohoku como herramienta para este análisis, lo que le permitió identificar combinaciones de materiales adecuadas para lograr las propiedades deseadas a través de experimentos. Esto condujo a la ingeniería exitosa de una matriz de resina para el refuerzo de fibra para desarrollar el preimpregnado de CFRP.

Se dice que el preimpregnado proporciona la resistencia a la compresión, la resistencia al calor y otras propiedades mecánicas equivalentes a las de los materiales aeroespaciales actuales. Al mismo tiempo, ofrece una tasa de liberación de calor un 35% menor, que es la tasa de calor generado por el fuego, en comparación con esos materiales. Además, Toray planea aplicar el análisis de problemas inversos a la conductividad térmica, la conductividad eléctrica y otros elementos para ayudar a diseñar un preimpregnado altamente funcional que diversifique las necesidades en componentes de uso industrial en general, automóviles y aeronaves.

Parte del progreso de Toray en este esfuerzo de desarrollo fue parte de la "Integración de materiales" para el sistema de diseño revolucionario de materiales estructurales en el marco del Programa de Promoción de Innovación Estratégica (SIP) interministerial. SIP está dirigido por el Consejo de Ciencia, Tecnología e Innovación (CSTI) de la Oficina del Gabinete del Gobierno de Japón, que supervisa la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón.