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Composites aeronáuticos de carbono CFRP. El futuro de AIRBUS

 

 

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

 

www.cci-calidad.com

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