Compuesto versus aluminio:por qué los aviones modernos eligen materiales livianos

Para reducir el peso y mejorar la eficiencia, la última generación de aviones de pasajeros, como el Boeing 787 y el Airbus A350, utilizan más materiales compuestos que aluminio. Sin embargo, es más fácil trabajar con el aluminio y significativamente más barato, por lo que seguirá siendo un material aeroespacial importante en el futuro previsible, especialmente en aplicaciones críticas de menor peso y resistencia a la fatiga.

Dos áreas en particular que utilizarán aluminio durante mucho tiempo son las carcasas de aviónica y los componentes interiores. Por lo general, se funden y luego se mecanizan de forma limitada las superficies y orificios de montaje. He aquí un vistazo más de cerca a los procesos de fundición y sus ventajas.

Materiales para la reducción masiva

La masa es el tema principal en el diseño y la fabricación aeroespacial. Cuanto más ligera sea la estructura, más pequeños serán los motores, mayor será la eficiencia y mayor la carga útil. La masa se minimiza seleccionando materiales con altas relaciones resistencia-peso, también conocidas como resistencia específica o resistencia por libra.

El plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) es resistente y liviano, y su uso en estructuras de aviones está aumentando. Sin embargo, su producción y uso también son costosos, lo que deja la puerta abierta a otros materiales como el aluminio.

El titanio es otro material con una alta resistencia específica. Sin embargo, una vez más, es caro y difícil de moldear y mecanizar.

El magnesio y el aluminio tienen relaciones fuerza-peso similares, pero el aluminio es más resistente a la corrosión y no presenta los riesgos de incendio del magnesio. Se produce en una amplia gama de aleaciones, clasificadas en siete series. La serie 7xxx a menudo se denomina aluminio aeroespacial, aunque también se utilizan otras aleaciones, según las necesidades específicas de la aplicación.

Una característica beneficiosa adicional del aluminio es que se puede anodizar. Este es un método para aumentar los niveles de oxidación de la superficie para aumentar la dureza e impartir una apariencia atractiva, sin agregar un recubrimiento.

Métodos de fundición para componentes aeroespaciales de aluminio

Minimizar la masa requiere un proceso de fundición capaz de producir secciones delgadas y detalles finos. Esto excluye de la consideración la fundición en arena, dejando:

• Casting de inversión
• Moldura de concha
• Fundición en molde permanente

He aquí un vistazo a las características relevantes de cada uno

Casting de inversión

Un proceso de molde prescindible en el que se forma una “cáscara” de molde cerámico sobre un patrón de cera. La fundición a la cera perdida es para piezas que pesan hasta 30 libras y puede producir formas complejas con paredes delgadas y características reentrantes mientras mantiene tolerancias estrictas y forma superficies lisas. La complejidad del proceso hace que se destaque cuando es importante minimizar tanto el mecanizado como la masa.

Moldura de concha

En este proceso, se recubre un patrón con una capa exterior de resina de arena. El molde suele fabricarse en dos mitades que se unen para formar la cavidad del molde. Una vez que el metal se ha solidificado, se rompe el molde. El moldeado en carcasa puede producir piezas más grandes que la fundición a la cera perdida, pero está limitado en términos de nivel de detalle y complejidad. El acabado de la superficie no es tan bueno como el de la fundición a la cera perdida.

Fundición en molde permanente

Utiliza troqueles de metal para formar las piezas, y el metal líquido fluye por gravedad. Son posibles tiempos de ciclo cortos y un enfriamiento rápido aumenta la resistencia de la pieza, pero las herramientas son costosas. En conjunto, estos hacen que la fundición en molde permanente sea un proceso de gran volumen. Además, no es capaz de lograr los detalles finos que puede lograr el microcasting.

Fundición de aluminio para el sector aeroespacial

El aluminio proporciona el equilibrio óptimo entre masa, complejidad de piezas y coste para carcasas de aviónica y componentes interiores como soportes y mobiliario de asientos. Grados como la serie 7xxx ofrecen alta resistencia, junto con buena maquinabilidad y resistencia a la corrosión.

Estas piezas, y otras, como los cuerpos de las bombas hidráulicas, se producen fácilmente mediante fundición, lo que respalda los objetivos de reducción de peso y minimiza el mecanizado. La fundición a la cera perdida logra la mayor precisión y complejidad, pero el moldeo en carcasa y la fundición en molde permanente son alternativas, dependiendo de la geometría de la pieza y las cantidades requeridas.

Si necesita una fuente de piezas aeroespaciales de metal fundido de calidad, tenemos los recursos y la experiencia que necesita. Contáctenos para una discusión o para solicitar una cotización.