Materiales compuestos: Volando alto
El ahorro de peso es actualmente un gran desafío para la industria aeroespacial. El rendimiento mejorado, el consumo reducido de combustible y las emisiones más bajas pueden ofrecer a los fabricantes grandes ventajas en un mercado competitivo. Además, un uso de materiales compuestos ofrece oportunidades en todas estas áreas.El peso y el equilibrio de una aeronave son fundamentales para la seguridad en vuelo y un desafío importante para la industria aeroespacial. El rendimiento mejorado, el consumo reducido de combustible y las emisiones más bajas ofrecen a los fabricantes grandes ventajas en un mercado tan competitivo. Además, el uso de materiales compuestos avanzados ofrece oportunidades en todas estas áreas.
Después de la caída experimentada durante años posterior a los atentados del 11S y la recesión global, la industria global de las aerolíneas ha experimentado un fuerte crecimiento en los últimos 3-4 años. Sin embargo, el aumento de los precios del combustible, las grises condiciones económicas y la creciente competencia son realidades que están afectando actualmente al potencial de generación de ingresos a nivel global de las aerolíneas.
Una forma de que los fabricantes aborden estos problemas es a través del ahorro de peso, el cual reduce tanto el consumo de combustible en los aviones como el impacto ambiental. Esto ha llevado a un aumento del 50 por ciento en el uso de materiales compuestos en la última generación de aviones comerciales.
El poder de los materiales compuestos
Los materiales compuestos son esencialmente una combinación de dos o más materiales diferentes utilizados juntos para combinar las mejores propiedades o impartir un nuevo conjunto de características que ninguno de los materiales constituyentes podría lograr por sí solos. Estas tecnologías abordan una amplia gama de problemas, tales como reducir el peso de las piezas metálicas existentes, evitar la corrosión y un diseño teniendo en cuenta la minimización de ruidos y vibraciones.
Los materiales compuestos son cruciales para la industria aeroespacial porque proporcionan igual o mayor resistencia estructural en comparación con los componentes metálicos, con una menor necesidad de elementos de sustitución. Estos componentes más ligeros permiten una mayor eficiencia de combustible y menores costes de reparación, ofreciendo los mismos componentes de resistencia o superiores, con un peso reducido. En componentes estructurales de los aviones, normalmente pueden encontrarse materiales como fibra de carbono, fibra de vidrio y fibra de Kevlar (aramida), junto con compuestos de matriz cerámica utilizados en frenos, sistema de combustión y componentes de escape.
Los compuestos pueden reducir el peso estructural total en un 20-50%, mejorando la eficiencia del combustible. También proporcionan costes más bajos para el montaje de componentes porque requieren muy pocos elementos de fijación, pernos, etc. y, en algunos casos, consolidan múltiples componentes metálicos en un solo elemento compuesto.
Sin embargo, el uso de materiales compuestos presenta varios desafíos para los fabricantes de aeronaves. Al igual que el mecanizado de metales, los compuestos presentan requisitos de fabricación únicos que deben mantenerse para garantizar el cumplimiento de las piezas. Esto, junto con los procesos de automatización avanzados para ayudar a reducir los costes de fabricación, está en constante evolución. En la mayoría de los casos, solo los fabricantes especializados pueden fabricar compuestos, ya que pueden invertir en tecnología avanzada específicamente para estos materiales y soportar tasas de construcción de ae cada vez mayores.
Vuela más allá con la ayuda de Seco
La oferta de Seco consiste principalmente en fresas enterizas con recubrimiento de carburo y diamante. Estas herramientas crean una muy buena calidad de superficie manteniendo una velocidad y alimentación muy altas. Seco también ofrece filos de corte soldados PCD (diamante policristalino), optimizados para condiciones de corte difíciles en materiales de pieza desafiantes.
Los problemas habituales durante el taladrado de materiales compuestos son la delaminación, el astillado y el acabado superficial deficiente. Mediante la aplicación de geometrías de punto optimizadas, la calidad del agujero se ve mejorada y asegurada, mientras que el recubrimiento diamantado o PCD logra datos de corte competitivos y una vida útil prolongada de la herramienta. Seco ha lanzado recientemente dos nuevas máquinas herramienta estandarizadas para materiales de la pila híbrida: JC898 y JC899
El desbaste, JC898, es una herramienta de alta alimentación con un canal para refrigerante para eliminar el exceso de material con aire comprimido. La herramienta de acabado, JC899, tiene un diseño patentado de doble geometría que mecaniza un ciclo de fresado lateral circular para acabar los componentes.
De cara al futuro, está claro que la industria aeroespacial continuará demandando aviones más ligeros y eficientes.
Eventualmente, podemos ver aviones construidos completamente de compuestos en lugar de metal, pero por ahora, los aviones siguen siendo parte metal, parte compuesto. A corto plazo, es probable que veamos el desarrollo de procesos y aplicaciones para el uso de materiales reciclados y la optimización continua de materiales para reducir los costes de fabricación, ya que los materiales compuestos siguen siendo caros de fabricar.
