Conferencia magistral de SAMPE 2018 destaca el futuro de los materiales compuestos

La sesión general de SAMPE 2018 incluyó el anuncio de los tres mejores trabajos presentados en la conferencia, y una conferencia magistral a cargo de Carmelo Lo Faro, presidente de Solvay Composite Materials (Alpharetta, GA, EE. UU.).

Los tres mejores trabajos fueron:

• Primer lugar: "Fabricación de prepreg fuera de autoclave con alta permeabilidad transversalmente mediante deshumectación de película de polímero", de Sarah G. K. Schechter, Timotei Centea y Steven R. Nutt.
• Segundo lugar: "Deformación de paneles delgados moldeados por compresión con fibra de carbono discontinua larga/polietereetercetona", de Caroline Collins y Pascal Hubert.
• Tercer lugar: "Reciclaje de compuestos amina/epoxi mediante tratamiento químico a presión atmosférica", de Yijia Ma, Travis J. Williams y Steven R. Nutt.

En su conferencia, Lo Faro recorrió la evolución de los materiales, desde el cobre en 8700 a.C., ladrillos de paja/barro en 2500 a.C., acero en 1851, aluminio en 1889, titanio en 1950, hasta la evolución de los composites en los años 1950 y 1960, seguida del crecimiento de las tecnologías aeroespaciales (1970-2010) en avances comerciales y de defensa.

Con ese contexto, habló sobre tres "eras" de los composites: la era del aligeramiento (1970-1995), la era de la manufactura (1995-hoy) y la próxima era, que denominó la era de la industrialización y la simulación.

Destacó que la automatización de los procesos de manufactura ha sido un factor clave para la construcción con composites en estructuras de aviones comerciales. La tecnología de infusión actual mejora la asequibilidad y resulta en una tasa de manufactura viable, añadió, citando el ala de la serie C de Bombardier (Montreal, QC, Canadá), fabricada con resina de alta vida útil y tejido sin ondulación. Resaltó la pala del ventilador del motor CFM LEAP, hecha con resina tenaz y preformas tejidas en 3D; y el ala del MS-21 de Irkut (Moscú, Rusia), fabricada mediante colocación automática de cinta seca infusionada con resina tenaz. "No creo que el aluminio y el titanio hayan logrado tanto en sus primeros 30 años como los composites en los suyos", argumentó.

¿Podemos cantar victoria? preguntó Lo Faro. En resumen, respondió que no — queda mucho por hacer. Para crecer más, los composites deben aportar más valor, dijo. Los retos y oportunidades futuros podrían incluir conformado por prensado, composites termoplásticos para grandes estructuras, manufactura aditiva, unión, simulación, gestión de complejidades y, por supuesto, coste.

Lo Faro introdujo también "un pequeño matiz — el ciclo de expectación", donde el interés se convierte en entusiasmo exagerado (hype), y luego, "tras un tiempo de desilusión", encuentra su lugar en la realidad. El futuro, dijo, estará impulsado por la escala industrial y las economías; la convergencia de prácticas aeroespaciales y automotrices; y la creciente importancia de los sistemas de producción frente a los productos finales.

Pasando a los composites termoplásticos, Lo Faro habló de PEEK, PEKK, PAEK y moldeo por compresión continua. Recordó a su audiencia que los composites termoplásticos no son nuevos. Además, espera que el crecimiento en el siglo XXI sea habilitado por la maduración de procesos de manufactura rentables, tipo automotriz, desarrollados en los últimos 15 años: notablemente moldeo por compresión, moldeo por compresión continua y conformado por estampado. Si la cadena de suministro aeroespacial quiere desarrollar y construir grandes estructuras de composites termoplásticos, debe madurar sistemas de moldeo/formado fuera de autoclave capaces de calentamiento/enfriamiento rápido.

Lo Faro también abordó la manufactura aditiva (AM). Inicialmente, dijo, la AM puede apoyar la fabricación de utillajes y fijaciones. En el futuro, la AM puede proporcionar fabricación de herramientas bajo demanda, y mejorar las operaciones de mantenimiento y reparación (MRO) de composites. Aquí también, dijo, hay oportunidades para combinar AM con aprendizaje automático. Sin embargo, señaló que se necesita más colaboración entre proveedores de máquinas y materiales.

Lo Faro enumeró tres necesidades importantes de simulación y modelado para la industria de composites:

• Modelado molecular — para informar la experimentación y acelerar la salida al mercado.
• Inteligencia artificial — aplicada al diseño y descubrimiento de materiales.
• Certificación por análisis — a la que llamó el Santo Grial.

Estas tecnologías tienen el potencial de acortar el tiempo de desarrollo mediante el diseño molecular optimizado para propiedades mejoradas, cambiando la forma en que se desarrollan los propios materiales. El futuro es ahora, dijo, para el modelado multi-escala que acelere las innovaciones en composites, su adopción y la predicción de fallos.

Lo Faro concluyó optimista: "Cuando miramos los próximos 40 años, creo que los composites son un material que superará las capacidades de los metales".