Victrex y Daher logran hito con paneles de avión termoplásticos de próxima generación

Crédito de la foto: Victrex

Se informó el 20 de octubre que Victrex (Thornton Cleveleys, Reino Unido) ha colaborado con el fabricante francés de aviones y proveedor de equipos Daher (Wissous, Francia) para producir un panel estructural de avión de laminado de 176 capas, con un espesor de 32 milímetros (1,26 pulgadas). La colaboración, señalan ambas empresas, resulta de una necesidad de producción de aviones más rápida. Mejorar las tasas de producción usando componentes estructurales compuestos como paneles y soportes, por ejemplo, podría ser la solución.

Usando compuesto termoplástico basado en poliariletercetona (PAEK) VICTREX AE 250 y una técnica de procesamiento de colocación automática de fibra (AFP), seguida de consolidación en horno y vacío o fuera de autoclave (OOA), el panel termoplástico resultante demuestra que es posible lograr laminados de calidad aeroespacial con procesamiento OOA en espesores no alcanzables anteriormente. Según Victrex, esto puede ofrecer ventajas clave para la industria aeroespacial global en aplicaciones estructurales primarias.

Las dimensiones del panel son 120 por 60 centímetros (47 por 24 pulgadas) con un espesor de 32 milímetros (1,3 pulgadas), lo que lo hace significativamente más grueso que los paneles planos tradicionales, mientras demuestra la capacidad para aumentos de capas y espesor variable con calidad aceptable para evaluación y pruebas. El espesor excepcional de la construcción de 176 capas es posible gracias a la colocación AFP de cinta termoplástica unidireccional (UD) de alta calidad que solo requiere consolidación, no curado en autoclave. Con VICTREX AE 250 UDT, dice Victrex, la consolidación usando utillaje calefactado también podría reducir significativamente el tiempo de producción.

"El nuevo panel compuesto cumple con los estándares de la industria aeroespacial para porosidad, cristalinidad, consolidación y unión de capas; los materiales son clave para el futuro de la industria aeroespacial. Además de reducir peso, consumo de combustible y costos operativos, permiten tasas de producción más rápidas y son mucho mejores para el medio ambiente", dice Dominique Bailly, vicepresidente de Investigación y Desarrollo de Daher. "Como la industria de la aviación prevé la necesidad de más de 40.000 nuevos aviones durante los próximos 20 años, la producción simplemente debe acelerarse si se ha de cumplir este nivel de demanda."

Específicamente, las especificaciones de ingeniería del panel incluyen poca o ninguna porosidad, por debajo del 1% y la cristalinidad está calificada en 25-30%. Según Victrex, como cabría esperar de una estructura laminada de 176 capas, la unión entre las capas compuestas está dirigida a lograr la resistencia al cizallamiento interlaminar (ILSS) necesaria, delineando claramente la muy alta resistencia mecánica del panel, donde los vacíos son eliminados por el proceso AFP y se mantiene alta calidad e integridad mecánica.

Además, VICTREX AE 250 UDT puede procesarse a 280 °C (536 °F) seguido de un ciclo de horno. Tiene un punto de fusión relativamente bajo a 305 °C (517 °F) en lugar de los 345 °C (653 °F) del PEEK, un polímero de alto rendimiento bien conocido en la familia PAEK. Esta es una ventaja distinta en el procesamiento termoplástico automatizado, dice la empresa, acelerando el proceso de unión y aumentando la eficiencia general de la producción de aviones.

Ventajas materiales adicionales convincentes incluyen hasta 5 veces mayor resistencia específica y rigidez específica, y hasta 4 veces mayor resistencia a la fatiga, comparados con los de los metales. Resistencia a la corrosión, procesamiento y aislamiento térmico también mejoran, mientras que la resistencia al impacto y química así como la tolerancia a daños serán similares a las de los metales. Además, en contraste con soluciones termoestables, los compuestos PAEK son totalmente reciclables, con hasta 10 veces mejor tolerancia a daños, mientras ofrecen mayor resistencia química, rendimiento a fatiga y propiedades FST (llamas/humo/toxicidad), e igualando resistencia y rigidez de los termoestables.

Las características clave de los compuestos VICTREX AE 250 también incluyen excelente rendimiento a alta temperatura y estabilidad térmica, una amplia resistencia química a fluidos y gases aeroespaciales y excelente resistencia a la hidrólisis y corrosión.

"Lo que vemos aquí son las propiedades ligeras de nuestra cinta y el rápido proceso AFP, desarrollado por Coriolis Composites [Queven, Francia], entregando todas las emocionantes posibilidades de reemplazo de metal con compuestos termoplásticos en una escala de gran alcance en el diseño de aviones. Al mismo tiempo, esto también puede contribuir a reducir los retrasos de producción, que ahora aquejan la construcción de aviones como resultado de cronogramas de ensamblaje prolongados que pueden ser de siete, ocho o nueve años", comenta Tim Herr, director de Aeroespacial en Victrex. "Trabajar en este proyecto pionero ha sido productivo y emocionante, y confiamos en que ayudará a dar forma, literalmente, a los aviones y la industria de la aviación del futuro."