IMCOLOR: fabricación integrada pionera para componentes aeroespaciales ligeros y ecológicos

Un reciente proyecto Clean Sky 2, IMCOLOR, ha desarrollado un nuevo proceso de fabricación que combina un proceso de moldeo por inyección multi-componente con la integración de refuerzos de fibra de carbono continua. Junto con el uso de un material de núcleo de sal desechable (capaz de soportar cargas de inyección), se produjo una pieza ligera y ecológica de máquina de ciclo de aire.

Según los socios involucrados, la sinergia entre el moldeo por inyección y la colocación automática de fibra termoplástica con consolidación in-situ (TP-AFPisc) impulsará futuros diseños ligeros con alto rendimiento mecánico, mediante técnicas de producción automatizadas y fáciles de reproducir. El TP-AFPisc difiere de los procedimientos de vanguardia actuales, donde las estructuras compuestas se construyen típicamente dentro de cadenas de proceso. Además, la arquitectura de fibra se adapta precisamente a las necesidades del usuario mediante insertos fabricados con TP-AFPisc, minimizando el esfuerzo en el recorte de piezas compuestas y reduciendo residuos.

Según Clean Sky, surgen varios beneficios adicionales. Por ejemplo, no son necesarios tratamientos con ion de cromo hexavalente (Cr6+) —la forma más tóxica de cromo, con efectos ambientales negativos— en el proceso de fabricación. Además, con la integración de materiales termoplásticos, las piezas producidas aumentarán la eficiencia, reducirán el consumo de combustible y emisiones, serán reciclables y mantendrán auxiliares de proceso respetuosos con el medio ambiente.

Algunos desafíos del proyecto IMCOLOR incluyeron encontrar un diseño de cavidad y parámetros de inyección adecuados para encapsular insertos de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) en el polímero de moldeo por inyección. También fue difícil encontrar una combinación de materiales que facilitara una buena unión entre los insertos CFRP y los polímeros. Los insertos CFRP también debían fijarse correctamente durante las inyecciones a alta presión para evitar deformaciones o desalineaciones.

Un hallazgo inesperado fue el arrugamiento fuera de plano en insertos de 23 capas (3 mm de espesor) en la pieza modelo. Los socios creen que probablemente se debió al juego entre el núcleo del molde y el inserto. Sin embargo, este efecto no ocurrió en los insertos de 70 capas (10 mm de espesor) de la pieza demostradora.

Los próximos pasos para el gestor del tema serán la investigación adicional de la nueva combinación de materiales y la evaluación del nuevo proceso internamente. El consorcio también investigará el potencial de núcleos de sal para producción de compuestos y procesos de fundición de metal, tanto internamente como en proyectos de seguimiento.

Los socios involucrados incluyeron a Liebherr Aerospace Toulouse SAS (Alto Garona, Francia), la Technische Universitaet Muenchen (TUM, Alemania), ThermoPlastic composites Research Center (TPRC, Enschede, Países Bajos), Apppex GmbH (Múnich, Alemania) y Fischer Advanced Composite Components (FACC, Ried im Innkreis, Austria). La contribución total de la UE fue de 254 775 €.