Los materiales compuestos, tales como el carbon-fibre reinforced plastic,
or CFRP, de AIRBUS, han sido llamados la forma del futuro aeroespacial.
Con su combinación ganadora de alta resistencia, bajo peso y
durabilidad, es fácil ver por qué. Por más de 30 años, Airbus ha sido
pionera en el uso de estos materiales en sus aviones comerciales, desde
el estabilizador vertical de la piedra angular A310 hasta el actual A350
XWB, en el que más de la mitad de la estructura de la aeronave es
compuesta.
En esencia, un material compuesto se hace a partir de dos o más
materiales constituyentes con diferentes propiedades físicas o químicas.
Cuando se combina, el material compuesto presenta características
físicas beneficiosas muy diferentes de lo que los componentes
individuales pueden proporcionar por sí solos. Los compuestos comúnmente
reconocidos en la vida cotidiana incluyen madera contrachapada y
hormigón armado.
Desde la nariz hasta la cola, Airbus utiliza compuestos avanzados en su
línea de productos de avión de pasajeros que han estado a la vanguardia
de la ciencia de los materiales. Un material destacado en particular es
el plástico reforzado con fibra de carbono, o CFRP. Compuesto de fibras
de carbono bloqueadas en su lugar con una resina de plástico, CFRP
ofrece una mejor relación de resistencia a peso que los metales y tiene
menos sensibilidad a la fatiga y la corrosión. En resumen, es más ligero
que el aluminio, más fuerte que el hierro, y más resistente a la
corrosión que ambos.
Como todos los compuestos, la fuerza de CFRP resulta de la interacción
entre sus materiales componentes. Por sí solos, ni las fibras de carbono
ni la resina son suficientes para crear un producto con las
características deseadas para integrarse en un avión. Pero una vez
combinados en múltiples capas integradas y unidas, el componente
aeroestructural CFRP toma la fuerza y las propiedades de carga que lo
hacen ideal para el uso de la aviación.
Los compuestos van a nuevas alturas en el A350 XWB
La aplicación de plástico reforzado con fibra de carbono alcanzó nuevas
proporciones con el A350 XWB, que cuenta con una importante aplicación
de compuestos en todo. Por ejemplo, la mayor parte del ala del A350 XWB
está compuesta por los compuestos de carbono ligeros, incluyendo sus
cubiertas superior e inferior. Medición de 32 metros de largo por seis
metros de ancho, estas son algunas de las mayores piezas de aviación
única hecha de fibra de carbono.
Con CFRP, no sólo es la estructura del avión más resistente y más
fuerte, la reducción de peso le permite transportar más pasajeros,
quemar menos combustible, volar más lejos, o combinaciones de los tres.
Con los compuestos, la estructura de un avión de pasajeros puede ser más
resistente, más fuerte y más ligera, mientras que también requiere menos
mantenimiento cuando está en operación de línea aérea.
Aunque inicialmente es más costoso de producir que las piezas metálicas
tradicionales, los componentes CFRP pueden ahorrar dinero a los
operadores de aeronaves en los costos futuros de mantenimiento, ya que
el material no se oxida ni se corroe. Un A350 XWB, por ejemplo, requiere
50% menos tareas de mantenimiento de la estructura, y el umbral para las
verificaciones de fuselaje es de 12 años en comparación con ocho para el
A380.
En la producción de CFRP, miles de hilos de carbono microscópicamente
finos se agrupan para hacer que cada fibra, que se une a otras en una
matriz unidas por una resina robusta para lograr el nivel requerido de
rigidez. El componente compuesto se produce en láminas de forma precisa
colocadas unas encima de otras y luego unidas, típicamente usando calor
y presión en un horno llamado autoclave, dando como resultado un
compuesto de alta calidad.
Partes tales como el fuselaje y las alas pueden hacer uso extensivo de
materiales compuestos como la carga de fibra requerida (la forma en que
las fibras se colocan y curan en el autoclave) es simple. Sin embargo,
las partes que requieren una carga compleja seguirán utilizando, en el
futuro previsible, metal.
De termoendurecido a compuestos termoplásticos
Los dos tipos más comúnmente usados de CFRP son 'termoestable' y
'termoplástico'. Mientras que los termoplásticos CFRPs están actualmente
más extendidos en la industria aeronáutica, los termoplásticos están
ganando popularidad debido a su reciclabilidad, una consideración
importante del ciclo de vida que ha sido durante mucho tiempo un factor
contra la adopción más amplia del CFRP.
Una diferencia clave entre los materiales termoendurecidos y
termoplásticos es lo que ocurre durante el proceso de curado. Cuando se
cura en el autoclave, el material termoestable experimenta una reacción
química que cambia permanentemente su composición. Una parte
termoplástica, sin embargo, se puede volver a fundir y todavía mantener
su composición.
Esta diferencia hace que los termoplásticos sean atractivos, ya que
Airbus y sus proveedores producen anualmente cientos de toneladas de
materiales compuestos. Mientras que la resina termoplástica de chatarra
no puede ser reutilizada, la chatarra termoplástica puede usarse en una
variedad de formas y en varios sectores más allá de la aeronáutica.
Tejido de fibra de carbón Airbus. Carbon 4
Utilizado ampliamente en la familia de aviones Airbus A350 XWB, el
plástico reforzado con fibra de carbono es más ligero que el aluminio,
más resistente que el hierro y más resistente a la corrosión que ambos.
Aquí, un componente se alimenta a través de un telar de alta tecnología
que trenzas las fibras de carbono en su lugar.
Estructura de fibra de carbón Airbus. Carbon 1
Un componente de avión se alimenta a través de un telar de alta
tecnología donde las hebras de fibra de carbono se trenzan juntas. Desde
el estabilizador vertical de la piedra angular A310 hasta el actual A350
XWB, Airbus ha sido pionera en el uso de tales materiales compuestos en
sus aviones comerciales.
Fuente: AIRBUS
http://www.airbus.com/newsroom/news/en/2017/08
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