PASSARO: Pioneros en cabinas compuestas one-shot, fuera de autoclave para Clean Sky 2

El proyecto PASSARO (caPAbilities for innovative Structural and functional testing of AeROstructures) tiene como objetivo desarrollar nuevos materiales multifuncionales —integrando aislamiento acústico y resistencia a impacto de alta energía— y soluciones de inspección para nuevas cabinas compuestas fabricadas en una sola operación (one-shot) y complementadas con tecnologías fuera de autoclave (OOA) como consolidación in-situ de compuestos termoplásticos e infusión de resina líquida. Esta cabina compuesta fue desarrollada por Airbus Defence and Space (Madrid, España) durante Clean Sky 1, basada en el avión C295. El proyecto también apunta a la automatización de procesos de fabricación, así como a nuevos enfoques de ensayo basados en conceptos de Industria 4.0 y desarrollo de conceptos ergonómicos avanzados que promuevan la comodidad del piloto y una interfaz hombre-máquina mejorada.

El proyecto PASSARO, parte de la plataforma Airframe de Clean Sky 2, comenzó en julio de 2016 con una duración total de 48 meses. Comprende once socios de Portugal y España trabajando en estrecha colaboración con Airbus Defence and Space.

FUENTE: Clean Sky 2

Sinergias con el proyecto regional MOSHO de Portugal

Muchos proyectos de Clean Sky 2 (CS2) comparten sinergias con iniciativas regionales de estados miembros de la UE (por ejemplo, CORAC en Francia). El proyecto PASSARO ha promovido actividades complementarias con iniciativas nacionales de I+D portuguesas. El proyecto MOSHO (Soluciones avanzadas para materiales de impacto, reparación de aeroestructuras compuestas y su monitorización) complementa las actividades de PASSARO en las que algunos de los socios están involucrados y cuenta con el apoyo de ADS (Airbus Defence and Space) como coordinador de Clean Sky 2 para el ITD Airframe. El proyecto desarrollará e integrará soluciones avanzadas para la reparación de aeroestructuras compuestas.

Figura 3: Alcance técnico del proyecto MOSHO FUENTE: https://www.cleansky.eu/commissioner-moedas-meets-passaro-at-isq

Los cobots de PASSARO reducen el tiempo de ciclo de estratificación manual hasta un 70%

Como parte de los objetivos del proyecto PASSARO para investigar y desarrollar cómo emplear robots colaborativos en la fabricación de compuestos, el proyecto OPTIMAL desarrolló una solución automatizada práctica y rentable para reemplazar la estratificación manual tradicional, usando materiales cualificados.

Tradicionalmente, la fabricación de componentes compuestos usando prepreg es esencialmente una actividad artesanal, pero se están dando pasos hacia la automatización. Durante la última década, han surgido varias soluciones automatizadas de estratificación para piezas de geometría relativamente simple. Estas soluciones suelen ser bastante caras, y comúnmente exigen que las fábricas se diseñen desde cero para su instalación. Típicamente requieren entornos especiales en forma de celdas aisladas con sistemas de seguridad dedicados. Como alternativa, los robots colaborativos (cobots) podrían integrarse en los flujos de trabajo de fabricación existentes para automatizar algunas tareas y mejorar la productividad sin cambiar drásticamente el entorno circundante.

Los robots industriales son rápidos, fuertes y tienen una precisión y repetibilidad excepcionales, pero se desarrollan apuntando solo a la optimización del resultado final. En comparación, los cobots son más lentos, menos precisos y manejan cargas menores, pero tienen lo necesario para automatizar tareas simples, especialmente junto a humanos, a un coste considerablemente menor. Los cobots tienen sensores de carga que detectan los impactos más pequeños y se detienen de forma segura.

El objetivo de OPTIMAL al desarrollar tecnologías cobot es mejorar su propia capacidad, y la de otras empresas, para ofrecer productos más repetibles, de mayor calidad, en grandes cantidades y a menores precios.

Dentro del Paquete de Trabajo 10 del proyecto PASSARO, se desarrollaron tres pasos principales usando robots colaborativos:

1. Recogida y clasificación de capas (plies), directamente desde el cortador automático de capas;
2. Pelado de capas usando una celda dedicada;
3. Posicionamiento y apilado de capas en una herramienta.

Para implementar estas actividades, se desarrolló una celda que recibe capas de prepreg del cortador y las pela y apila automáticamente sobre un molde.

Robots colaborativos usados para fabricación de compuestos en el proyecto PASSARO. FUENTE: Grupo ISQ

Las tareas de posicionamiento y apilado son completadas por el brazo robótico usando ventosas especiales para manipulación de prepreg. El pelador es una máquina más compleja, que utiliza aire comprimido para pelar el prepreg, que está protegido por dos recubrimientos —típicamente uno de plástico y uno de papel, o simplemente dos plásticos. El concepto de pelado se basa en el hecho de que diferentes materiales tienden a vibrar a diferentes frecuencias cuando se aplica el mismo estímulo. Las diferentes frecuencias de vibración producen bolsas de aire entre el prepreg y las capas de recubrimiento. El resonador de placa ajusta la amplitud de vibración para diferentes materiales. Este prototipo logró tasas de pelado con cerca del 100 % de éxito para materiales específicos y una precisión de apilado de ± 0,5 mm, en cada uno de los dos grados de libertad en el plano del molde, y ± 0,1° en rotación.

El enfoque modular adoptado para este sistema lo hace independiente de las dimensiones de las capas. El ancho se cubre añadiendo más módulos de pelado en paralelo y la longitud ajustando el rango de apertura del pelador. Esta tecnología, comparada con un operador humano, ofrece una clara mejora en precisión de proceso, repetibilidad y especialmente tiempo de ciclo, con reducciones de hasta el 70 %.

Autores: António Reis, Nicole Cruz, Marco Neves (OPTIMAL) y Rubén Buelga Sánchez (ADS). Para más información, contacte:
INEGI
Campus da FEUP
Rua Dr. Roberto Frias, 400
4200-465, Porto, Portugal
Tel: (+351) 229 578 710
Email: passaro@inegi.up.pt