Trackwise logra circuito impreso flexible de 26 metros, reduciendo peso de cableado UAV 60%

Circuitos impresos flexibles en longitudes ilimitadas

A principios de este año, Trackwise (Gloucestershire, Reino Unido) envió un circuito impreso flexible (FPC) multicapa de 26 metros de largo —se cree que el más largo jamás producido— para distribuir energía y señales de control a lo largo de las alas de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) de energía solar. De hecho, Trackwise suministró más de 50 FPCs para este vehículo, reduciendo peso en un 60 % versus usar mazos de cables convencionales para energía y control de aeronaves.

Este ahorro de peso permite al UAV fabricado en EE. UU. lograr mayor carga útil y/o velocidad y alcance mejorados. Trackwise fabrica los FPCs usando Improved Harness Technology (IHT), una técnica de fabricación patentada, de carrete a carrete. IHT supera limitaciones de fabricación convencionales que han mantenido la mayoría de FPCs por debajo de dos metros de longitud, y permite a Trackwise producir FPCs en longitudes ilimitadas.

Un PCB flexible de 5 metros de largo, 6 capas, fabricado por Trackwise.

Los FPCs que Trackwise entregó para el UAV de envergadura de 26 metros se basaban en un sustrato de poliamida. Su estructura planar disipa calor mejor que cableado convencional, permitiendo mayor capacidad de corriente para un peso dado de conductor de cobre. Otros beneficios incluyen:

• Fabricación impresa asegura consistencia del circuito
• Se necesitan menos puntos de conexión así que la fiabilidad mejora
• El FPC es más fácil de instalar que mazos de cables, reduciendo tiempo y coste de ensamblaje del vehículo.

Según el CEO de Trackwise, Philip Johnston, muchas nuevas aplicaciones aeroespaciales y automotrices están surgiendo para estos circuitos impresos flexibles, multicapa, largos y ligeros (flex PCBs). Ambas industrias están viendo un empuje hacia la electrificación simultáneo con una necesidad de más sensores y control.

¿FPCs en compuestos?

Curioso por saber si Trackwise estaba incrustando este FPC en compuestos, inicié una discusión con Neil Bartlett, director de ventas y marketing de Trackwise. "Para la aplicación UAV destacada en nuestro comunicado de prensa de marzo, los flex [PCBs flexibles] no fueron incrustados en un compuesto", concede. "Sin embargo, su naturaleza planar los hace enteramente adecuados para incrustar en compuestos y permitir estructuras multifuncionales. Estamos en conversaciones preliminares sobre incorporar flex —tanto variantes de potencia como de señal— en una amplia gama de aplicaciones posibles incluyendo aeroespacial, defensa y construcción. Trackwise también es miembro de Advanced Concepts for Aero‑Structures with Integrated Antennas and Sensors (ACASIAS) —un consorcio de 11 socios que está desarrollando tecnologías innovadoras para integrar antenas en compuestos y estructuras de aeronaves". (https://www.acasias-project.eu/)

Aleta inteligente con antena VHF (Muy Alta Frecuencia) de pala integrada.

Panel de fuselaje ortogrid reforzado para integración de array de antena SATCOM banda Ku.

Sistema de Control Acústico Estructural Activo para reducción de ruido de cabina CROR con impacto mínimo en peso. FUENTE | https://www.acasias-project.eu/files/Acasias_poster_v2.pdf

Bartlett dice que los flex PCBs hechos con IHT y compuestos son muy sinérgicos en lo que ofrecen al mercado y las ventajas de combinarlos/incrustarlos son convincentes, incluyendo:

• Ahorro de peso (eliminación de fijaciones)
• Mejor robustez/protección ofrecida por compuestos = mayor fiabilidad/menor mantenimiento
• Envolvente espacial reducida = capacidad de carga útil mejorada/eficiencia estructural
• Instalación mejorada = menos puntos de contacto manual (mayor fiabilidad), menos tiempo y coste.

Este demostrador de antena flex incrustada en compuesto de fibra de vidrio fue fabricado por Trackwise en colaboración con Rockwood Composites y exhibido en JEC World 2019. FUENTE | Trackwise

Avanzando

Los ingresos de IHT subieron 217 % con clientes y oportunidades de desarrollo aumentando de 7 a principios de 2018 a 45 para marzo de 2019. Trackwise también ha instalado dos nuevas líneas de proceso.

Varios proyectos ACASIAS se presentarán en la Conferencia Europea de Estructuras Multifuncionales 2019 (EMuS, 11-12 de junio, Barcelona, España), co-presidida por el coordinador de ACASIAS Dr. Harmen Schippers, Centro Aeroespacial de Países Bajos (NLR, Marknesse). Aspectos destacados incluyen:

• Airbus Defence and Space ha explorado incrustar una antena SATCOM electrónicamente direccionable operando en banda Ka en el fairing ala-fuselaje de un avión de pasajeros. El proyecto está parcialmente financiado bajo Clean Sky 2 e incluye socios GILAT, RAYSAT y FBM Composite Materials Ltd.
• NLR está explorando una estructura ortogrid para integrar elementos de antena cuadrados en un fuselaje compuesto, usando piel de fibra de vidrio transparente a radio y costillas de compuesto de fibra de carbono.
• El Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el Instituto de Materiales Aeronáuticos de Beijing de AVIC (BIAM) en China han investigado el uso de fibras de carbono recicladas para aumentar la resistencia mecánica y aspectos multifuncionales de biocombustibles, mirando compuestos eléctricamente conductivos para blindaje de interferencia electromagnética (EMI) y protección contra rayos (LSP) vía el proyecto ECO-COMPASS.