¿Por qué sustituir los metales por composites DLF moldeados por compresión?
Los materiales compuestos siguen desplazando a los metales en las nuevas plataformas aeroespaciales debido a sus mejores prestaciones, ciclo de vida y ventajas de fabricación. Los materiales compuestos suelen especificarse para aplicaciones de grandes estructuras primarias y secundarias, porque son más rentables gracias a la reducción de peso, la libertad de diseño y la mayor vida útil. Sin embargo, todavía quedan muchos componentes metálicos en los aviones, al menos en parte debido a la falta de capacidad de los productos para sustituir el metal en piezas tridimensionales de formas complejas, como soportes estructurales, accesorios, clips u otros componentes en los que el moldeo por inyección carece de rendimiento suficiente, pero el uso de materiales compuestos tradicionales de fibra continua es poco práctico (o imposible) debido a la compleja geometría del componente.
Fibra larga discontinua
Los materiales compuestos de fibra larga discontinua (DLF) moldeados por compresión están destinados a cubrir el vacío existente en la aplicación de sustitución del metal para piezas complejas semiestructurales o estructurales. Los materiales DLF se fabrican troceando cinta preimpregnada unidireccional de alto contenido en fibra, apta para uso aeroespacial, en "copos" o "virutas". Los "copos" se pesan y se cargan en la cavidad del molde de compresión. El calor y la presión del proceso de moldeo se utilizan para fundir la matriz termoplástica y hacerla fluir. La alta viscosidad de la resina termoplástica PEEK transporta las fibras de refuerzo de manera uniforme por todo el molde, lo que da como resultado un compuesto orientado a fibras aleatorias con una fracción constante de fibra/resina. Con este proceso pueden producirse formas muy complejas sin necesidad de los procedimientos tradicionales de laminado manual, y muchos componentes pueden moldearse con forma neta o casi neta, con requisitos reducidos de mecanizado y acabado. También pueden incorporarse al proceso de moldeo insertos roscados, casquillos u otros componentes metálicos, lo que reduce aún más la necesidad de operaciones secundarias.
¿Qué contienen los copos?
Los polímeros de matriz para materiales DLF en aplicaciones aeroespaciales pueden ser termoplásticos (normalmente PEEK o PEKK) o termoestables (normalmente epoxi). Greene Tweed se ha centrado en el uso de materiales de matriz termoplástica PEEK y PEKK para nuestro material Xycomp® DLF™ debido a los siguientes factores:
- Tenacidad inherente de la matriz termoplástica para una mayor tolerancia al daño frente al epoxi
- Absorción de humedad extremadamente baja para efectos calor/humedad mínimos en comparación con el epoxi.
- Excelente comportamiento frente a la llama, el humo y la toxicidad, que supera todos los requisitos de la FAA, la EASA y los fabricantes de equipos originales para aplicaciones interiores.
- Excelente comportamiento frente al fuego, cumpliendo los requisitos de combustión de 5 y 15 minutos
- Mayor capacidad de temperatura de servicio a largo plazo que el epoxi típico
- Excelente resistencia a los fluidos aeroespaciales típicos
- Alta viscosidad de la resina para una separación mínima de la fibra y la resina durante el procesamiento y una distribución uniforme de la fibra y la resina en las piezas moldeadas finales.
- Facilidad de reciclado, para materiales de desecho y beneficios medioambientales al final de su vida útil.
A medida que se acelera el ritmo de adopción de los materiales compuestos para las estructuras aeroespaciales, se hace necesaria una capacidad rentable de los materiales compuestos que permita una mayor eliminación de los complejos componentes metálicos de interfaz de forma tridimensional, al tiempo que se consigue un ahorro de peso, la eliminación de la corrosión, la consolidación de las piezas y otras ventajas identificadas de los materiales compuestos. Los materiales compuestos DLF moldeados por compresión ofrecen una opción viable y lista para la producción para abordar este "vacío en la sustitución del metal", con aplicaciones actualmente en servicio de producción en varias de las principales plataformas de aviones comerciales.
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