COMPOLAB: Laboratorio de Materiales Compuestos para Aeronáutica en Terrassa

25/11/2009
COMPOLAB: Laboratorio de Materiales Compuestos para Aeronáutica en Terrassa

"COMPOLAB", el nuevo laboratorio de materiales compuestos para aeronáutica en Terrassa, se inaugura el 25 de noviembre en Intexter (laboratorio textil del campus de la UPC en Terrasa) . Este laboratorio, resultado de una colaboración con el Departamento de Materiales de la UPC, la Escuela Técnica Superior de IngenieríasIndustrial i Aeronáutica (ETSEIAT), la empresa de ingeniería SENER y el Centro de Tecnología Aeroespacial (CTAE), se utilizará para la formación práctica de estudiantes y la investigación aplicada en materiales compuestos y sus procesos de fabricación, especialmente para aplicaciones aeronáuticas.

El “COMPOLAB” se inaugura con dos máquinas desarrolladas específicamente para este laboratorio, completamente instaladas y a punto para ser utilizadas, con la infraestructura y equipamientos necesarios en todo el laboratorio de materiales y textil.

La Utilización de Materiales Compuestos en la Aeronáutica

Ya en los años 70 se empezaron a utilizar los materiales compuestos en la aviación militar y, desde entonces, el sector ha conocido una creciente y más amplia aplicación de dichos materiales en la aviación militar actual. El Eurofighter, por ejemplo, es el caza más avanzado en el uso de materiales compuestos reduciendo en un 40% su peso estructural.

También el transporte aéreo ha conocido una progresión importante en la utilización de materiales compuestos en secciones estructurales de los aviones comerciales. En los años 80, dichas aeronaves ya utilizaban materiales compuestos en las superficies de control (estabilizador de cola y horizontal), hasta llegar al 10% de sus secciones estructurales en el Airbus A310 y Boeing B757. En el año 2000, ya se había conseguido reducir hasta un 30% del peso total en los Airbus A380, A320, A340 y Boeing B777, y con la nueva generación se están alcanzando cuotas del 50% (A350 y B787).

Los materiales compuestos avanzados se están imponiendo como materiales estructurales en muchas de las aplicaciones aeroespaciales por su gran resistencia, rigidez y, en general, por sus mejores características físicas. A parte de las alas y los estabilizadores, se están introduciendo los materiales compuestos en otras secciones de los aviones comerciales como el fuselaje y los trenes de aterrizaje ligeros. Otro segmento de investigación se está orientando hacia elementos de propulsión, secciones calientes, otros elementos secundarios, etc.

Métodos de fabricación

Los materiales compuestos presentan muchas ventajas comparados con materiales metálicos. Por ejemplo, se pueden dar formas más complejas reduciendo el número de piezas que hay que fabricar en un componente determinado. Esto reduce los puntos de tensión que generan fracturas en sitios como juntas y uniones. Además, los tiempos de ensamblaje en planta se reducen. Ahora bien, el tiempo que se gana en etapas de ensamblaje se pierde mayoritariamente durante la fabricación de dichos componentes de material compuesto, que acostumbran a ser más largos que sus homólogos en metal.

La máquina de conformado en caliente (hot drape forming) y la de producción de elementos de relleno (fillers) son dos elementos primordiales para la investigación de nuevos procesos de conformado, para reducir el tiempo de fabricación y acercarlo a los de fabricación metálica. Además, estas máquinas permiten llevar a cabo investigación fundamental en materiales compuestos avanzados.

Utilización del laboratorio

El COMPOLAB está abierto a cualquier empresa interesada en utilizarlo, y se prevé que cumpla las siguientes funciones:

  • Investigación industrial bajo contrato.
  • Proyectos universitarios y Proyectos de Fin de Carrera.
  • Tesis doctorales.
  • Formación de personal técnico en materiales y métodos de fabricación de materiales compuestos.

Prototipo de máquina de fabricación de elementos de relleno (fillers)

La maquina está diseñada para la producción de piezas de relleno de sección variable no curadas, por pultrusión a partir de cintas unidireccionales de compuestos pre-impregnados. Los pre- impregnados tienen una estructura textil y, por tanto, se avienen al proceso de pultrusión. Las piezas resultantes se utilizan como componentes en la posterior cura de piezas más complejas, como los larguerillos (stringers).

La maquina ha sido diseñada para ser fácilmente configurada y añadirle mejoras. Permite la validación de nuevos productos y el seguimiento de sus parámetros.

Prototipo de máquina de conformado en caliente (hot drape forming)

El conformado en caliente o Hot Drape Forming (HDF) también trabaja materiales pre-impregnados, en este caso a partir de piezas laminadas planas, para darle una forma determinada sin curar, como la de un larguerillo. Se requiere un estudio minucioso del proceso HDF con tal de evitar la formación de arrugas en el material. Con dicha maquina se pueden probar piezas de hasta 4 metros de longitud, suficientes para el tipo de perfil que se desea estudiar.

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